lunes, 28 de septiembre de 2020

Plásticos "circulares"

Todos estaréis acostumbrados a ver en los medios de comunicación el término Economía Circular como una de las grandes herramientas para afrontar una serie de retos medioambientales que tenemos enfrente. El término se usa en clara contraposición al de Economía Lineal, que emplea materias primas para fabricar productos que se venden a los consumidores y que estos, tras su uso, desechan como basura. Por su simplicidad no es raro que haya sido adoptado con rapidez por políticos e Instituciones. Pero, como ha explicado varias veces mi amigo, condiscípulo y destacado miembro de la Cosecha del 74 de la Facultad de Químicas de Zaragoza, Antonio Valero, Director del CIRCE zaragozano, la Economía Circular es un concepto ilusorio, un mito, ya que la Segunda Ley de la Termodinámica nos indica la irreversibilidad de los procesos reales. Cualquier material, en su uso, se degrada espontáneamente y revertirlo a su condición original cuesta más energía que la que se disipó en esa degradación. Aún y así, el Profesor Valero entiende que hablar a la ciudadanía de Economía Circular es necesario como forma de denunciar los problemas de la Economía lineal. Algo en lo que no estoy del todo de acuerdo con mi amigo, pero eso es otro tema.

A la hora de aplicar el concepto de Economía Circular a los plásticos, reciclarlos es la primera alternativa que todo el mundo parece tener clara. De nuevo, en términos muy simplistas, imaginamos un proceso en el que los residuos plásticos pueden recogerse, fundirse en máquinas adecuadas y moldear con ellos nuevos objetos en plástico. Este tipo de reciclado, conocido como Reciclado Mecánico, tiene en realidad poco recorrido como circular. Incluso en el caso del material que se suele poner como ejemplo para explicarlo: el PET o polietilen tereftalato, el material con el que se fabrican la inmensa mayoría de las botellas de agua y otras bebidas. En su versión más avanzada, en sitios como Suecia, se recogen las botellas de agua en un contenedor exclusivo para ellas y se envían a las empresas que las reciclan, sin consumir tanta energía como la necesaria para separar selectivamente, limpiar y secar los diferentes plásticos que van a nuestro contenedor amarillo. Pero aún en ese caso tan particular del PET, su reciclado mecánico está lejos del concepto de Economía Circular. Como bien demostraba un artículo publicado hace 25 años por colegas de mi Departamento, entre los que se encontraba el llorado Iñaki Eguiazábal, mi primer estudiante de Doctorado y luego Catedrático de Ciencia de Materiales de la UPV/EHU [Macromol. Sci, Part B 34, 171-176 (1995)], el PET va perdiendo propiedades muy importantes para su uso en botellería cuando se le somete a unos pocos reprocesados. Mas allá de cinco reprocesados (o reciclados) el PET no vale prácticamente para nada. Y en los cuatro anteriores tampoco puede usarse para fabricar botellas con los requerimientos que piden muchos envasadores de agua, por lo que se usa, como poliéster que es, para fabricar cosas como alfombras o bolsas de todo tipo. Si os fijais en los objetivos de muchos empresas que envasan sus productos en botellas de PET, actualmente están fijándose objetivos de emplear en ellas un cierto porcentaje de PET reciclado, no el 100%.

Es por eso que, en ejemplos como el que acabamos de relatar, Antonio Valero aboga por sustituir el concepto de Economía Circular por Economía Espiral, al tener en cuenta que los ciclos no se cierran infinitamente como debería ocurrir en una Economía Circular pura y lo que es interesante es conocer cuantos ciclos son posibles en cada material para estimular, en lo posible, la mejora de los procesos para extender ese número. Pero, al final, siempre quedará un residuo inservible y la mejor solución (a mi entender y en el caso de los plásticos) para eliminarlo son las incineradoras modernas que recuperan en forma de energía térmica o eléctrica la eliminación de esos materiales. La pega del asunto es la génesis inevitable de dióxido de carbono (CO2), algo que puede mejorarse pero, en cualquier caso, el CO2 que proviene de la gestión de residuos es un componente menor en el cómputo global de las emisiones de ese gas, frente a grandes emisores como el transporte, la industria, la calefacción,.... En España, la gestión de residuos supone en cuanto a emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) entre un 3-4% del total. De ahí un 80% son emisiones de CO2 (el resto es metano y otros), en las que se incluyen el CO2 generado en los vertederos, en la incineración de residuos de origen fósil (ahí irían los plásticos), el tratamiento de aguas residuales, etc.

En el caso del PET de botellas, hay otra forma de reciclarlo mediante el llamado Reciclado Químico. Básicamente la idea es volver hacia atrás la reacción que produjo ese plástico y obtener las sustancias de partida que lo generaron. Esa operación se puede hacer mediante enzimas o mediante procesos químicos conocidos como hidrólisis o metanolisis (no iremos más lejos con este lío que luego me increpais). En otros polímeros, como el poliestireno del Poliespán o el polietileno de las bolsas de basura y muchos envases de detergente, la alternativa para reciclar químicamente es aplicar calor. Cuando esos materiales que acabo de mencionar se someten a altas temperaturas en un proceso llamado Pirólisis, se puede obtener estireno, un líquido a partir del cual volver a sintetizar el poliestireno o, en el caso del polietileno, unas mezclas de hidrocarburos (naftas), similares a las obtenidas en las destilaciones fraccionadas del petróleo o la hulla y que, adecuadamente tratadas en plantas petroquímicas, generan, entre otros, el gas etileno, a partir del cual puede obtenerse de nuevo el plástico polietileno. En estos casos que acabamos de mencionar en este párrafo, el ciclo parece cerrarse de manera más eficiente, pero no es oro todo lo que reluce. En el caso del PET porque purificar las sustancias de partida tras cargarnos el polímero no es una cuestión baladí y en el caso de la pirólisis del poliestireno o del polietileno porque no produce, exclusiva y respectivamente, estireno y etileno, sino otras muchas sustancias químicas algunas de las cuales pueden ser casi inservibles o incluso indeseables. Y además, en la mayoría de los estudios realizados sobre el Reciclado Químico muestran que, para ser viable, las compañías tendrían que construir plantas de gran tamaño mediante grandes inversiones y necesitarían grandes cantidades de residuos plásticos, lo que plantea problemas de logística dependiendo de donde esté situada la planta.

Todos estos inconvenientes no son nuevos. La pirólisis de residuos plásticos es un asunto que reaparece cual Guadiana desde hace tiempo. Hace casi treinta años, este vuestro Búho escuchó en Hamburgo una charla del Prof. Walter Kaminsky, de la Universidad de esa ciudad alemana, seguida de una visita a una localidad próxima en el que se había instalado una planta experimental que podía tratar unos pocos miles de toneladas anuales de basura plástica, obteniendo una mezcla de gases y líquidos utilizables en plantas petroquímicas. Un poco más tarde Kamisnky plasmó esas ideas en varios artículos, entre otros en este. Pero ya entonces nos avisó de que si el petróleo cotizaba por debajo de 120$/barril (y hablamos de valores de hace treinta años!!), el proceso era económicamente inviable. Hoy, con el crudo por los suelos, la idea persiste. A no ser que gravemos el petróleo con unas tasas que permitan equiparar costes.

Aún y así, grandes productores de polímeros parecen apuntarse a la actual ola del Reciclado Químico. Esta pasada semana, sin ir más lejos, he podido asistir on line a un Seminario al respecto, en el que, para mi, lo más interesante han sido las contribuciones de técnicos de empresas tan importantes como REPSOL, BASF o SABIC. Mi impresión general es que algo se está moviendo una vez más, pero despacio. Y que el mayor mérito de este tipo de reciclado parece estar en la menor huella de carbono que dejan con respecto al uso de materias primas derivadas del petróleo. Pero como en el asunto de los polímeros biodegradables, que sigo desde hace casi cuarenta años y pocos avances he contemplado, aquí, visto lo que voy viendo, me pasa algo parecido y acumulo un razonable escepticismo. De nuevo, lo que me fastidia, es que me voy a morir antes de poder comprobar si estoy en lo cierto.

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lunes, 21 de septiembre de 2020

Pañales y polímeros

Dice mi hermana que, dada nuestra genética, es posible que los Iruines lleguemos a muy mayores lo que supone, entre otras cosas, que tengo muchos boletos para ser un usuario de pañales, si una muerte súbita no lo remedia. No es un futuro prometedor, pero es lo que hay. Para que os vayáis concienciando del problema, que ya se sabe que a cada cerdo le llega su San Martín, os voy a contar la escatológica historia del desarrollo de estos utensilios, uno de esos ejemplos en los que el ingenio humano ha sido capaz de desarrollar, en un corto espacio de tiempo, algo que ha resultado fundamental en nuestra actual vida cotidiana. Al principio, durante la segunda mitad del siglo XX, consiguiendo una sustancial mejora en la vida de los jóvenes progenitores para, más tarde, resultar una pieza clave en el cuidado de los ancianos, un colectivo que cada día se engrosa más.

El desarrollo de los pañales está bien documentado en multitud de artículos, blogs y vídeos, y podríamos iniciar su historia a finales del siglo XIX, cuando se inventó el imperdible (o safe pin para los ingleses), que permitió sujetar con cierta prestancia trozos adecuados de tela alrededor de los bajos de los niños. Pero ese adelanto no obviaba el tener que lavar esos pañales ni tampoco aseguraba que no se produjeran pérdidas de fluidos que mancharan otros elementos de las cunas infantiles. En muchos sitios de internet, la primera mutación de los pañales parece arrancar con una joven madre cabreada de nombre Marion O'Brien Donovan que, harta de cambiar pañales a su primogénita y de lavarlos junto con sábanas, mantas y otros utensilios, decidió elaborar una especie de braguita con una cortina de baño de la época, fabricadas entonces con un plástico llamado poliamida (nylon), muy usado tras la Segunda Guerra Mundial ya que se había empleado en la confección de paracaídas y había excedentes.

El invento no suponía más que solucionar (en parte) el asunto de las pérdidas, pero no el de cambiar y lavar el paño de tela que la braguita sujetaba. Tras ese primer invento, la Sra. Donovan dió un paso más en el diseño de pañales de dos componentes, sustituyendo la tela por un material desechable a base de papel de celulosa más o menos grueso que retenía los líquidos hasta cierto punto y se podía cambiar una vez empapado, tirandolo a la basura. La historia de Marion Donovan está muy bien contada en el blog Mujeres con Ciencia que tantas veces os he recomendado. Pero Marion Donovan no fué la única que anduvo buscando soluciones para el problema de las deposiciones infantiles. Paralelamente, hubo otros intentos en Europa y Norteamérica, como es el caso de una joven madre británica, Valerie Hunter Gordon, quien, en 1947, diseñó un pañal a base de papel, algodón y un pantalón impermeable. Mi suegra, otra madre joven a finales de los cincuenta, todavía se acuerda de pasar la frontera y acercarse a Hendaya para comprar una variante francesa, La Bambinette, un anuncio de la cual se ve en la foto que ilustra la entrada. Esta fase de inventos acabó con la introducción por Procter & Gamble, en 1961, de los llamados Pampers en los que en lugar de papel se usaban, como material absorbente, unas gasas de celulosa. Pero la capacidad de absorción de líquidos era muy límitada en todos los pañales que venimos mencionando. Paralelamente al cambio de materiales absorbentes, en esa fase también se introdujeros algunos otros polímeros en el diseño de pañales, generalmente como componentes de la braguita externa, así como de los cierres de la misma (donde se hizo popular nuestro conocido Velcro).

Pero cuando los polímeros irrumpieron de verdad en el mundo de los pañales fue cuando dos patentes presentadas en 1966 por Carlyle Harmon (de Johnson & Johnson) y Gene Harper (de Dow) describieron lo que hoy en día se conoce como polímeros superabsorbentes (SAPs), materiales que, en algunos casos, son capaces de retener agua hasta mil veces su propio peso, aunque los usados en pañales andan entre 30-50 veces. Constituidos, generalmente, por un polímero denominado poliacrilato de sodio pero con mucha "música" más que se guardan celosamente los fabricantes, el truco consiste en encerrar ese material en una cubierta de material celulósico, habilitando así un "sumidero" para el agua de la orina y la contenida en las heces, transformando con ello el polímero en un gel que retiene el agua y evita su salida al exterior. Poniendo además dos capas de polietileno o polipropileno (una hacia el exterior y otra hacia la piel) tenemos los pañales actuales, que se venden como rosquillas, dadas las necesidades de la práctica totalidad de los recién nacidos y de muchas (cada vez más) personas de edad. Por solo dar algún dato en este caso y en el país con mayor proporción de ancianos, Japón, el mercado de los pañales para adultos superó al de pañales para niños en 2011 y en el momento actual supone una cifra de negocio de más de dos mil millones de dólares anuales, un 20% del mercado global de pañales para adultos.

A nadie se le escapa que esa progresiva implantación de los pañales en los ámbitos que acabamos de mencionar tiene la contrapartida de que, globalmente, entre 20 y 25 millones de toneladas de pañales desechables son quemados o depositados en vertederos cada año. Aproximadamente, el 80% de ellos está constituido por agua, lo cual no es una buena noticia para las dos posibles formas de deshacerse de tan molesto residuo. En el caso de los vertederos (cada vez peor vistos y progresivamente eliminados) porque ese agua puede dar lugar a lixiviados poco recomendables en combinación con las heces también contenidas en los pañales. En el caso de las incineradoras, porque ese aporte de agua hace que el rendimiento calorífico de esas ingentes cantidades de pañales desechables los hagan poco deseables como combustible de las nuevas instalaciones, cuyo objetivo es generar energía a base de la quema de desechos.

Así que hay mucha gente pensando en cómo resolver el problema. Además de procurar usar cada vez menores cantidades del polímero superabsorbente, empleando variantes del mismo con mayores capacidades de absorción, de usar cubiertas internas y externas más delgadas y cantidades menores de celulosa (dentro de lo posible) en la parte central de nuestro pañal, el Ministerio japonés de Infraestructuras ha urgido recientemente a las empresas niponas a buscar métodos para eliminar el agua y las heces de la forma más eficiente posible e incorporarlas a los flujos de aguas residuales, como fase previa para poder recuperar el polietileno, el poliacrilato sódico y la celulosa, tratando de buscar asi "segundas vidas" para esos materiales o, si no fuera posible, incinerarlos con mayores rendimientos energéticos. También en Euskadi hay proyectos que se han centrado en esa idea, como el llamado Proceso Birzifar de la empresa de Ordizia Birzitek Waste Engineering.

Claro que siempre hay una solución radical. Dejar de usar pañales desechables. Basta darse una vuelta por internet para ver cómo han proliferado los grupos que abogan por volver a los pañales de tela y abandonar esas auténticas piezas de tecnología que son los pañales modernos a base de SAPs. La mayor parte de las páginas que he leído con ese sesgo son de madres jóvenes que ya lo aplican con sus niños. Hay, incluso,un mercado emergente sobre estos "nuevos" pañales de tela. Sobre los pañales para viejos se escribe poco. Pero tengo en mi entorno próximo personal sanitario, de cierta edad, que no quisieran volver a la situación de atender viejos provistos con pañales del siglo pasado. Y, por lo que me puede tocar, yo tampoco.

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