Reciclaje creativo del polietileno Se puede utilizar a gran escala como materia prima para el nailon

El «upcycling» consiste en transformar residuos en productos nuevos, a menudo de mayor calidad. Este principio goza de especial popularidad entre los aficionados al bricolaje. Sin embargo, también se puede aprovechar esta idea a nivel industrial, por ejemplo, fabricando poliamida a partir de residuos de polietileno. Investigadores de Rostock están trabajando precisamente en ello. 

Sería un gran alivio para el medio ambiente y el clima si, en el futuro, el nailon pudiera fabricarse en gran medida a partir de residuos plásticos, en lugar de a partir del petróleo, como ha sido habitual hasta ahora. En el Instituto Leibniz de Catálisis (LIKAT), los químicos están explorando esta vía. Han logrado transformar de forma selectiva el polietileno —el componente principal de todos los residuos plásticos— en ácidos dicarboxílicos, que pueden servir como materias primas químicas para el nailon.

La reacción se desarrolla en condiciones suaves y ni siquiera requiere catalizador. El objetivo es lograr un proceso a escala piloto. Para ello, el equipo pretende aumentar la selectividad y esclarecer los mecanismos de reacción.

La pirólisis ya no es viable

El polietileno (PE), junto con polipropileno (PP), representan cuatro quintas partes de los residuos plásticos, lo que supone aproximadamente 400 millones de toneladas al año en todo el mundo. Para reciclar químicamente estas poliolefinas, se ha impuesto la pirólisis, tal y como explica el Dr. Esteban Mejía, responsable temático del LIKAT: «El plástico se quema de forma controlada a temperaturas de hasta 600 grados Celsius».

Es cierto que el resultado es un «aceite de buena calidad» y que el proceso tampoco emite CO₂. Sin embargo, debido al enorme consumo de energía, la pirólisis deja una huella de carbono tan profunda que las autoridades medioambientales están dando la voz de alarma. En EE. UU. ya se están cerrando plantas de pirólisis.

La pirólisis es un proceso que se enmarca en el ámbito del reciclaje químico. En este proceso, los residuos plásticos no se trituran ni se refunden simplemente, como ocurre en el reciclaje mecánico, sino que se descomponen en sus componentes básicos (monómeros).

En la pirólisis, el plástico se descompone térmicamente a altas temperaturas y en ausencia de oxígeno. De este proceso se obtienen aceites, gases y residuos sólidos (coque/cenizas), que pueden reutilizarse como materias primas. La pirólisis es, sobre todo en Alemania, la tecnología predominante en la actualidad.

Las especies reactivas de oxígeno como herramienta

Esto plantea la cuestión de las alternativas. La investigación conoce una serie de procesos catalíticos que funcionan de forma oxidativa, al igual que la pirólisis, afirma Esteban Mejía. «En ellos se forma una especie reactiva de oxígeno en la superficie del polietileno; la llamamos ROS, por sus siglas en inglés: reactive oxygen species». Y son precisamente estas las que marcan la diferencia, como ya saben los químicos. Las ROS descomponen químicamente el polietileno. «Prácticamente se comen el material», resume Mejía.

Sin embargo, esta reacción requiere una presión elevada, lo que hace que el proceso sea explosivo. «No es fácil ampliarla a una escala relevante para la práctica». Además, los catalizadores se basan en metales preciosos, lo que encarece todo el proceso y lo hace dependiente del inestable mercado de las materias primas.

Durante su revisión bibliográfica, el grupo encontró informes de colegas que fabricaban ácido dicarboxílico de polietileno con longitudes de cadena no específicas, entre otras cosas, utilizando ácido nítrico altamente concentrado a 180 grados Celsius y en el microondas. «Son procesos bastante agresivos», afirma Mejía, «pero nos atraía la idea de seguir explorando la vía del ácido nítrico y simplificar el proceso».

En términos más sencillos: diluido y con H₂O₂

Desde abril de 2026, un investigador posdoctoral, el Dr. Satyajit Panda, trabajó en este tema, con la ayuda ocasional de un estudiante de máster de la Universidad de Rostock. Tras más investigaciones y un proceso de prueba y error, el grupo dio finalmente con una reacción sencilla. El efecto fue fascinante: «Se introducen trozos de una bolsa de plástico en un tubo de ensayo con ácido nítrico muy diluido y peróxido de hidrógeno, se calienta el conjunto a un máximo de 120 grados y se puede observar cómo se disuelve el polietileno», explica Mejía.

Sin embargo, controlar la reacción no es tan sencillo. «Es importante mantener un régimen concreto de aporte de calor», explica Mejía. Y es que la conversión del PE en ácido dicarboxílico pasa por varias etapas. Si se deja demasiado tiempo a los productos intermedios, la reacción no se desarrolla de forma óptima y, al final, se obtiene una mezcla compleja.

Selectividad y mecanismo de reacción

El ácido dicarboxílico está formado por cadenas de átomos de carbono de diferente longitud. Las publicaciones anteriores recogen resultados de reacciones con cadenas de entre dos y más de 40 átomos de carbono. «Los autores lo utilizaron como tensioactivo para la fabricación de jabón», afirma Mejía. 

El producto final de los químicos de Rostock, por su parte, es una materia prima viable para la poliamida (PA), más conocida como nailon. Para ello, resulta adecuado un ácido dicarboxílico con una longitud de cadena de exactamente seis átomos de carbono. Y esto plantea mayores exigencias en cuanto a la selectividad de la reacción y a los posibles procesos de separación.

En el experimento, los químicos de LIKAT ya han logrado limitar la longitud de la cadena de su producto a entre cuatro y diez átomos de carbono. Quieren seguir mejorando este aspecto en colaboración con el Prof. Dr. Udo Kragl, del Departamento de Química Técnica de la Universidad de Rostock. Entre otras cosas, han solicitado una subvención para el proyecto a la DFG.

En este proyecto, además, pretenden esclarecer el mecanismo de reacción junto con los analistas del LIKAT: se trata, sobre todo, de averiguar qué compuestos intermedios se forman en el proceso de reacción, cuándo y a qué velocidad. Además, existe una colaboración con un colega de la Universidad de Guayaquil (Ecuador) que, mediante experimentos fotoquímicos, investiga la influencia de la luz sobre la función de las especies reactivas (ROS).