Transforman el ácido recuperado de baterías de automóviles y los residuos plásticos en hidrógeno limpio

Investigadores de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) han desarrollado un reactor alimentado por energía solar para descomponer residuos plásticos difíciles de reciclar, como botellas de bebidas, textiles de nailon y espumas de poliuretano, utilizando ácido recuperado de baterías de automóviles viejas y convirtiéndolo en combustible de hidrógeno limpio y valiosos productos químicos industriales.

El reactor, tal y como se publica en la revista 'Joule', funciona con energía solar y podría ser una alternativa más económica y sostenible a los métodos de reciclaje químicos actuales. El equipo afirma que su método podría crear un sistema circular donde un flujo de residuos resuelve otro.

La producción mundial de plástico supera los 400 millones de toneladas anuales, pero solo el 18% se recicla. El resto se quema, se deposita en vertederos o contamina los ecosistemas. Los investigadores afirman que su método, conocido como fotorreforma ácida con energía solar, podría contribuir a solucionar el problema global de los residuos plásticos.

Los investigadores diseñaron un fotocatalizador lo suficientemente robusto como para resistir los efectos altamente corrosivos del ácido, al tiempo que aprovechan de forma productiva el ácido contenido en las baterías de coche usadas, que normalmente se neutraliza y se desecha.

"El descubrimiento fue casi accidental", declara el profesor Erwin Reisner, del Departamento de Química Yusuf Hamied de Cambridge, quien dirigió la investigación. "Antes pensábamos que el ácido estaba totalmente prohibido en estos sistemas de energía solar, porque simplemente lo disolvería todo. Pero nuestro catalizador no lo hizo, y de repente se abrió un mundo completamente nuevo de reacciones".

"Desde hace mucho tiempo se utilizan ácidos para descomponer plásticos, pero nunca habíamos contado con un fotocatalizador económico y escalable que pudiera resistirlos", agrega la autora principal, Kay Kwarteng, candidata a doctorado en el grupo de investigación de Reisner, quien desarrolló el fotocatalizador. "Una vez que resolvimos ese problema, las ventajas de este tipo de sistema se hicieron evidentes".

El método desarrollado por los investigadores trata primero los residuos plásticos con el ácido residual de las baterías de los automóviles, rompiendo las largas cadenas de polímeros en componentes químicos básicos como el etilenglicol, que el fotocatalizador convierte luego en hidrógeno y ácido acético (el ingrediente principal del vinagre) cuando se expone a la luz solar.

En las pruebas de laboratorio, el reactor generó altos rendimientos de hidrógeno y produjo ácido acético con alta selectividad. Además, funcionó durante más de 260 horas sin ninguna pérdida de rendimiento.

Este método funciona con diversos tipos de residuos plásticos, incluso con aquellos que actualmente son difíciles de reciclar, como el nailon y el poliuretano. Esto representa un verdadero avance con respecto a las tecnologías de reciclaje actuales, que no abarcan plásticos más allá del PET.

Este método funciona no solo con ácido nuevo de grado laboratorio, sino también con el ácido recuperado de baterías de automóviles. Estas baterías contienen entre un 20% y un 40% de ácido en volumen y se reemplazan en grandes cantidades cada año en todo el mundo. El plomo de estas baterías se suele extraer para su reventa, pero el ácido genera residuos adicionales una vez neutralizado de forma segura.

"Es un recurso sin explotar", comenta Kwarteng. "Si podemos recolectar el ácido antes de que se neutralice, podemos usarlo una y otra vez para descomponer plásticos: es una situación beneficiosa para todos, ya que evitamos el costo ambiental de neutralizar el ácido y, al mismo tiempo, lo aprovechamos para generar hidrógeno limpio".

Los investigadores afirman que su método ofrece una posible reducción de costes de un orden de magnitud en comparación con otros enfoques de fotorreforma, principalmente porque el ácido permite aumentar las tasas de producción de hidrógeno y puede reutilizarse en lugar de consumirse o desperdiciarse.

Kwarteng incide en que, si bien persisten desafíos, como garantizar que los reactores puedan soportar condiciones corrosivas, la química fundamental es sólida. Los investigadores afirman que su método no sustituirá al reciclaje convencional, pero podría complementarlo al gestionar los plásticos contaminados o mezclados que actualmente no tienen una vía viable para su reutilización.

"No prometemos solucionar el problema mundial de los plásticos", plantea Reisner. "Pero esto demuestra cómo los residuos pueden convertirse en un recurso. El hecho de que podamos generar valor a partir de los residuos plásticos utilizando la luz solar y el ácido de las baterías desechadas hace que este proceso sea realmente prometedor".

El equipo planea comercializar este proceso con el apoyo de Cambridge Enterprise, el brazo de innovación de la Universidad, y con una Cuenta de Aceleración de Impacto de UKRI. La investigación fue financiada en parte por Cambridge Trust, la Real Academia de Ingeniería, Leverhulme Trust, Isaac Newton Trust y el Consejo de Investigación de Ciencias Físicas e Ingeniería (EPSRC), que forma parte de UK Research and Innovation (UKRI).