Un equipo de investigadores del Tecnológico de Monterrey Campus Querétaro ha desarrollado un proceso que puede revolucionar uno de los problemas de desechos más persistentes del mundo. Su objetivo: el caucho de butadieno, un material sintético tan ubicuo como problemático a nivel global.
Cecilia Treviño-Quintanilla, investigadora química del Institute of Advanced Materials for Sustainable Manufacturing que formó parte del equipo, explica cómo este material es el hule más común utilizado en la industria: “En mangueras, en sellos, suelas de zapatos, guantes de látex, en las mamilas de ordeña de las vacas”. El problema no es su uso sino su desecho. “Tarda millones de años en degradarse y no se usa para absolutamente nada”, dice Treviño-Quintanilla.
El problema radica en la estructura molecular del caucho de butadieno mismo. A diferencia de muchos materiales que pueden derretirse y reformarse, este elastómero sintético tiene moléculas entrecruzadas que resisten el reciclaje. “Cuando aplicas calor, las moléculas no se relajan”, explica Treviño-Quintanilla. “Simplemente no hay manera de descomponerlas usando métodos tradicionales”.
El desafio ambiental del caucho
En un reciente estudio publicado en Polymer Degradation and Stability, se demuestra que la degradación por el proceso de metátesis del caucho de butadieno permite obtener polioles y poliésteres con rendimientos de hasta 97%. Los polioles y poliésteres que obtuvieron son materias primas de alto valor, sentando las bases para su futura aplicación industrial en el reciclaje de llantas y otros desechos.
La escala de esta crisis de desechos se hizo evidente durante la pandemia de COVID-19: Mientras que la producción automotriz disminuyó, llevando a una reducción en la demanda de componentes de caucho, el aumento en desechos médicos compensó esta reducción. “Todo mundo traíamos guantes”, dijo Treviño-Quintanilla. “Los doctores por cada paciente que veían tenían que usar un par de guantes. La cantidad de desechos que se generaron durante la pandemia aumentó exponencialmente”.
Quizás en ningún lugar sea más visible este problema de desechos que en la industria de las llantas, donde el caucho de butadieno sirve como componente principal. Millones de llantas desechadas se acumulan en vertederos en todo el mundo, representando un desafío ambiental significativo. Los métodos actuales de reciclaje son limitados e insuficientes: triturar llantas para usar en superficies deportivas o materiales de carretera solo puede absorber una pequeña fracción de los desechos generados.
“¿Cuántas canchas pueden existir? ¿Cuántas pistas de correr pueden existir para poder compensar la cantidad de llantas que se tiran a la basura?”, cuestiona Treviño-Quintanilla.
Descomponer el caucho de butadieno a nivel molecular
Usando un proceso químico llamado metátesis, han encontrado una manera de descomponer el caucho de butadieno a nivel molecular, transformando desechos sólidos en materias primas líquidas valiosas. El proceso se enfoca en los dobles enlaces dentro de las cadenas de polímeros: los puntos más débiles en la estructura molecular.
La elegancia de este enfoque no radica solo en su efectividad (el proceso logra aproximadamente 90% de eficiencia), sino en su potencial de economía circular.
De acuerdo a los resultados del estudio, el proceso es efectivo y tiene potencial en aumentar la economía circular de este material. Los productos líquidos obtenidos a través de la metátesis son polioles, materias primas valiosas típicamente derivadas del petróleo y usadas extensivamente en recubrimientos, pinturas, componentes automotrices y aplicaciones aeroespaciales.
“Estamos obteniendo materias primas que tienen valor comercial de lo que esencialmente era basura”, dijo Treviño-Quintanilla.
El equipo de investigación ha demostrado exitosamente el proceso a escala de laboratorio y ahora enfrenta el complejo desafío del escalamiento industrial. Esto involucra todo, desde diseño de reactores y recuperación de catalizadores hasta procesos de separación y análisis de costos.
Las implicaciones se extienden mucho más allá del manejo de desechos. Industrias que van desde la automotriz hasta la aeroespacial podrían beneficiarse de esta fuente sostenible de materias primas. En lugar de depender únicamente de compuestos derivados del petróleo, los fabricantes podrían incorporar materiales reciclados sin comprometer la calidad o el rendimiento.
Con el apoyo del Tec, incluyendo asistencia con solicitudes de patentes y búsqueda de financiamiento, el equipo está buscando activamente socios industriales para ayudar a escalar el proceso. El cronograma típico de escalamiento es de 18 meses, pero la complejidad de hacer la transición del laboratorio a la producción industrial significa que el proceso apenas ha comenzado.
Quitando el estigma a los polímeros y los plásticos
Para Treviño-Quintanilla, esta investigación representa más que solo innovación científica: se trata de cambiar percepciones. «Estoy buscando siempre como quitarle el estigma a los polímeros y a los plásticos”, dice. “Que se vea que tienen un doble uso, que no nada más son algo desechable, y tratar de bajar el impacto ambiental de los plásticos y buscarles otro uso”.
Mientras el mundo lucha con el creciente problema de desechos plásticos, soluciones como la metátesis ofrecen esperanza de que nuestra basura podría convertirse en algo útil que puede expandir la economía circular.
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