Los plásticos fabricados a partir de CO2 pueden cambiar el panorama actual, tal y como lo conocemos, y es que la captura y uso de carbono, conocida como CCU, toma CO2 de puentes fijas, normalmente de centrales térmicas, cementeras, refinerías, o incluso bioindustrias, o del propio aire, que después convierte en productos de valor, en lugar de almacenarlos de forma geológica como suele pasar en la CCS.
Dentro del ámbito de los plásticos, la CCU puede fabricar monómeros y polímeros, por ejemplo, policarbonatos. Así es como puede sustituir el carbono fósil por carbono procedente de CO2, todo un cambio que sin duda puede marcar un antes y un después en la forma que tenemos de crear plásticos.
¿Por qué plásticos a partir de CO2?
Es sencillo, cada átomo de carbono que se incorpora al material evita un no fósil. Si el proceso usa la energía renovable y el producto tiene bastante vida útil, o bien fin de vida con captura, el material puede llegar a actuar como si fuera una especie de sumidero temporal. Además, el CO2 se vuelve materia prima, por lo que encaja perfectamente con las estrategias de descarbonización.
También hay algunas rutas que operan a presiones y temperaturas moderadas y pueden aprovechar estas corrientes de CO2 de alta pureza, como cuáles, por ejemplo, el bioetanol.
¿Cómo se hace? Hay varias rutas tecnológicas claves para hacer todo esto.
Podemos dividirlas en cuatro.
Síntesis catalítica.
Para esto se usa carbonatos cíclicos a partir de epóxidos más CO2. También pueden usarse policarbonatos y polioles, además de intermedios como el ácido acético, urea, carbono de di metileno. Todos estos alimentan cadenas de polímeros que ya existen.
Las ventajas es que es una tecnología bastante madura que se integra en plantas químicas. Sin embargo, hay retos, retos como la sensibilización a impurezas, termodinámica desfavorable o la necesidad de energía baja en carbono.
Electrocatálisis del CO2.
Esa que convierte a CO2, etileno, etanol y otros C1 o C2 que son algunas plataformas para polímeros. La ventaja es que acopla electricidad que puede ser renovable con química y es escalable. El reto aquí está en la estabilidad de los catalizadores, la densidad de la corriente y también la separación de los propios productos.
Vías foto-asistidas y fotoelectroquímicas.
Para esto, usan la luz para impulsar la reducción de CO2. La gran ventaja es que tiene un potencial de bajo consumo energético, pero el reto está en que la madurez tecnológica todavía está abriéndose paso.
Biotecnología y vías híbridas.
En este caso tenemos microorganismos o enzimas que convierten CO2 en monómeros o bien en intermedios que luego pueden polimerizarse químicamente. La gran ventaja es que usa condiciones suaves y una selectividad biológica. La desventaja es que tiene un gran costo de nutrientes downstream y además la pureza no es la mejor.
Una ventana de oportunidad económica.
La gran viabilidad de este tipo de procesos es que tiene un precio al carbono o incentivos a materiales de muy baja huella. Además, el CO2 es barato y limpio, puede integrarse en clusters industriales y además de todo eso, las demandas del mercado pueden fijar objetivos de contenido circular o también de baja huella o polímeros. ¿Cuáles son los principales retos a resolver? La escala, pasar cientos pasos.
¿Cuáles son los principales casos de uso con mayor tracción?
Espumas de poliuretano o polioles de CO2 que tienen una buena ventana de desempeño, un costo y además pueden almacenar carbono a medio plazo. También los carbonatos cíclicos como pueden ser los solventes o los electrolitos, plastificantes o bloques de construcción para policarbonatos. Por último, intermedios C1 y C2, electro sintetizados que se integran en las cadenas de polímeros que ya existen.
¿Qué buenas prácticas podemos usar para maximizar este impacto?
El uso de la electricidad 100% renovable, también seleccionar aplicaciones de larga vía y diseñar reciclabilidad desde un principio, la trazabilidad del carbono, ACV compartido y por último un ecosistema que esté consonante a los acuerdos con marcas, sinergias industriales, logísticas y CO2.
Sea como sea, estos plásticos fabricados a partir de CO2 pueden cambiar el panorama actual tal y como lo conocemos hoy en día.