Los residuos plásticos representan en la actualidad un importante problema medioambiental, terminando con frecuencia en los océanos, el suelo o acumulados en vertederos. Dadas las limitaciones que presenta el reciclado mecánico de los materiales plásticos, en los últimos años se ha despertado un gran interés por el desarrollo de nuevas rutas de valorización, basadas en transformaciones termoquímicas, con el fin de obtener productos con aplicaciones como combustibles y/o materia prima química, promoviendo de esta manera los principios de la economía circular. Entre ellas, cabe destacar la pirólisis por su gran versatilidad en cuanto al tipo y naturaleza de los residuos que se pueden utilizar. La pirólisis es un tratamiento de descomposición térmica, que transcurre normalmente en atmósfera inerte, a presión atmosférica y temperaturas intermedias, obteniéndose diferentes productos: ceras, líquido (aceite), gases y un residuo sólido (char). Además, se debe tener en cuenta, que el uso de residuos plásticos reales implica la presencia de compuestos halogenados (que contienen Cl y Br, fundamentalmente), lo que dificulta la alimentación y procesado posterior de las ceras y aceites de pirólisis en unidades de refinería. Una alternativa de gran interés es la incorporación de catalizadores al proceso de pirólisis al permitir la obtención de una distribución más estrecha de productos, aumentando su calidad y reduciendo su contenido en halógenos.
Los catalizadores más ampliamente utilizados en este tipo de procesos se basan en zeolitas por su estabilidad térmica, capacidad de regeneración y selectividad de forma. Sin embargo, el uso de estos materiales cuando se trabaja con compuestos muy voluminosos, como es el caso de los residuos plásticos, puede dar lugar a una rápida desactivación de los mismo. Por lo tanto, resulta esencial diseñar nuevos métodos de síntesis de zeolitas en los que se mejoren sus propiedades texturales y de accesibilidad y se controle el entorno de los centros activos a nivel atómico.
Teniendo en cuenta estos antecedentes, el objetivo principal de este proyecto, a ejecutar en colaboración internacional (con la participación de tres grupos de investigación de Japón, República Checa y España, respectivamente), es el desarrollo de nuevos métodos de síntesis de zeolitas que permitan controlar su accesibilidad y sus propiedades a nivel atómico con vistas a su aplicación en procesos de pirólisis (atmósfera inerte) e hidropirólisis (atmósfera de hidrógeno) de residuos plásticos. Específicamente, el grupo de investigación español será responsable de la realización de los ensayos catalíticos, poniendo el foco en el uso de residuos plásticos reales procedentes de los sectores eléctrico/electrónico y de vehículos fuera de uso, que se caracterizan por su complejidad en cuanto a tipos de polímeros y su alto contenido en halógenos. Para ello, se ensayarán los catalizadores sintetizados y caracterizados por los otros grupos participantes en el proyecto, investigándose la incorporación de fases metálicas a estos materiales con el fin de promover reacciones de hidrodeshalogenación catalítica. Una vez estudiados ambos tipos de transformaciones (pirólisis e hidrodeshalogenación) por separado, se contemplará la opción de integrarlas en un único proceso (hidropirólisis catalítica) mediante la utilización de catalizadores zeolíticos con propiedades multifuncionales.
Sitio Web del proyecto: https://concert-japan.eu/Precise Control of Nanoporous Materials in Multi-dimensional Morphology
Participantes: The University of Tokyo (Coordinador) (Japón); Charles University (República Checa); Hiroshima University (Japón); Instituto IMDEA Energía (España)
Entidad financiadora/programa: Unión Europea y Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades MICIU / Agencia Estatal de Investigación AEI / 10.13039/501100011033 / UE (PCI2023-143433) / EIG CONCERT-Japan
Convocatoria: CONCERT-Japan Joint Call 2022 on Design of Materials with Atomic Precision / Procedimiento de ayudas del año 2023 de Proyectos de Colaboración Internacional (PCI2023-1)
Tipo de acción: Acción de Investigación e Innovación
Periodo de realización: abril 2023 – marzo 2026
Subvención Instituto IMDEA Energía: 125.840,00 €
Investigador principal: Dr. David Serrano
