La presión sobre los recursos finitos del planeta plantea la necesidad de transformar los sistemas productivos hacia modelos más sostenibles en los que los residuos puedan convertirse de nuevo en materias primas y volver a integrarse en la cadena de valor. Así, la economía circular se ha consolidado como una estrategia esencial para la transición climática, aunque también conlleva algunos retos.
Y es que muchos materiales resultan difíciles de reciclar porque no fueron concebidos para ello, un escenario en el que el sector químico puede desempeñar un papel fundamental, tanto mediante el desarrollo de nuevos materiales como a través de procesos capaces de transformar compuestos complejos en otros más simples y aprovechables.
Diseñar para reutilizar
Integrar la circularidad en la propia arquitectura de los materiales exige considerar aspectos clave desde las primeras fases del diseño, como la selección de materias primas renovables, la reusabilidad de los componentes o la eliminación de sustancias tóxicas durante la producción.
Diseñar materiales a partir de fuentes biológicas tiene un gran potencial: estos ofrecen la ventaja de la biodegradabilidad y pueden desarrollarse para ser equivalentes a sus homólogos sintéticos en cuanto a funcionalidad. Además, es posible crear compuestos que incorporen aditivos naturales para mejorar las propiedades de sus materiales, como la inclusión de fibras naturales en los polímeros para mejorar su resistencia y reducir el peso. Estos avances pueden incidir en sectores como el embalaje, la construcción o la fabricación de productos de consumo.
A escala molecular, los avances en química permiten diseñar materiales con propiedades específicas o superiores: la manipulación a escala nanométrica permite optimizar los materiales, haciéndolos más ligeros, fuertes y eficientes, especialmente relevantes en ámbitos como la energía o la construcción. Asimismo, en el área de la química circular, la valorización de residuos es cada vez más relevante. En este sentido, las mejoras en las tecnologías de reciclaje permiten transformar desechos en nuevos productos mediante procesos como la pirólisis, que descompone residuos en productos químicos susceptibles de reintroducirse en los ciclos de producción.
Innovación química para cerrar el círculo
En este contexto, surgen iniciativas que apuestan por crear materiales circulares desde su concepción. Una de ellas es el proyecto europeo SURPASS, centrado en desarrollar plásticos seguros, sostenibles y reciclables por diseño (SSRbD, por sus siglas en inglés).
Entre sus propuestas se encuentran resinas de poliuretano de origen biológico, capaces de sustituir al PVC (o policloruro de vinilo, un polímero termoplástico versátil, duradero y económico) que se encuentra como aislante en marcos de ventanas -con una reducción estimada del 40% en la huella de carbono-, alternativas al metal para estructuras ferroviarias que podrían reducir las emisiones en torno a un 30%, así como películas multicapa nanométricas diseñadas para reemplazar envases no reciclables y disminuir su huella de carbono hasta en un 60% (cradle to gate o en el ciclo de vida completo).
El valor de recuperar
Este enfoque se extiende a diferentes materiales, donde el diseño puede desempeñar un papel decisivo para facilitar su recuperación y reutilización sin perder sus propiedades, poniendo a la química al servicio de un sistema más circular.
En el caso de los metales, ejemplifican un reciclaje de tipo más mecánico que químico ya que no se generan productos distintos al original. Tienen, en cambio, una mayor reciclabilidad que los plásticos ya pueden reutilizarse prácticamente de forma indefinida sin que esto implique una pérdida de sus propiedades. Si bien hay algunos más densos y complejos en lo que respecta a su proceso de transformación, como lo son el cobre, el bronce, el plomo o el oro, entre otros. Su reciclaje, no obstante, disminuye la necesidad de extraer nuevos materiales, lo que contribuye a reducir el impacto derivado de su obtención.
Otros ejemplos en esta línea, en los que avanza la Federación Empresarial de la Industria Química Española (FEIQUE) incluyen la pirólisis de plásticos mixtos, que permite convertir aquellos residuos difíciles de reciclar mecánicamente -plásticos mixtos, con residuos o envases multicapa- que suelen terminar en vertederos o incineradoras en producto reaprovechable o la gasificación para producir químicos base.
Otro campo de trabajo es la hidrometalurgia de baterías para la extracción de materiales. En aras de avanzar en esta materia, un equipo de investigadores del Worcester Polytechnic Institute (WPI) ha desarrollado una técnica para potenciar una mayor circularidad de las baterías. Se trata de un proceso químico para reciclar baterías de iones de litio usadas: el enfoque propuesto recupera más del 92% de los metales críticos (níquel, cobalto y manganeso).
El resultado son baterías de alto rendimiento fabricadas a partir de materiales reciclados que, según el estudio, muestran un comportamiento similar a las producidas con materiales vírgenes, conservando el 88% de su capacidad tras 500 ciclos de carga y más del 85% tras 900 ciclos.
Todas estas innovaciones abren un nuevo camino hacia el diseño de materiales más eficientes, reciclables y de menor impacto, en el que el sector químico desempeña un papel decisivo al generar nuevas oportunidades e impulsar la transición hacia un modelo más circular.
