Una nueva investigación ha identificado una forma sencilla y respetuosa con el medio ambiente de descomponer el teflón, uno de los plásticos más resistentes que se utilizan en la actualidad, y convertirlo en un valioso material químico.
Científicos de la Universidad de Newcastle y la Universidad de Birmingham han desarrollado un proceso limpio y que ahorra energía para reciclar el teflón (PTFE), ampliamente reconocido por su papel en utensilios de cocina antiadherentes y productos que deben soportar altas temperaturas y productos químicos agresivos.
El equipo descubrió que el teflón desechado se podía descomponer y reutilizar simplemente agitándolo con sodio metálico y agitación mecánica, todo a temperatura ambiente y sin disolventes tóxicos.
Su investigación, publicada Revista de la Sociedad Química Estadounidense (JACS)La norma describe una alternativa de baja energía y sin residuos a las técnicas de recuperación de flúor.
Rompiendo el enlace carbono-flúor para recuperar el fluoruro útil
El Dr. Roly Armstrong, profesor de química en la Universidad de Newcastle y autor correspondiente, dijo: “El proceso que descubrimos rompe los fuertes enlaces carbono-flúor del teflón, convirtiéndolo en fluoruro de sodio que se usa en la pasta de dientes con flúor y se agrega al agua potable.
“Cada año se producen cientos de miles de toneladas de teflón en todo el mundo; se utiliza en todo, desde lubricantes hasta revestimientos de utensilios de cocina, y actualmente hay pocas formas de deshacerse de él. A medida que estos productos llegan al final de su vida, actualmente terminan en vertederos, pero este proceso nos permite extraer flúor y reciclarlo para convertirlo en nuevos materiales”.
El profesor asociado Dr. Earle Lu de la Universidad de Birmingham añadió: “El flúor es un ingrediente vital en la vida moderna: se encuentra en aproximadamente un tercio de todos los nuevos medicamentos y en muchos materiales avanzados. Sin embargo, el flúor se ha obtenido tradicionalmente a través de procesos químicos y mineros que consumen mucha energía y son muy contaminantes. Cada uno de nuestros métodos puede recuperarlo directamente, y nosotros podemos recuperarlo. Una oportunidad de recurso es un problema de eliminación”.
¿Por qué es tan difícil reciclar el PTFE?
El politetrafluoroetileno (PTFE), a menudo llamado teflón, es valorado por su resistencia al calor y a los productos químicos, lo que lo convierte en un ingrediente clave en utensilios de cocina, electrónica y equipos de laboratorio. Sin embargo, esas mismas fuerzas hacen que el reciclaje sea extremadamente difícil.
Cuando se incinera o incinera PTFE, se liberan contaminantes persistentes conocidos como ‘sustancias químicas permanentes’ (PFAS), que permanecen en los ecosistemas durante décadas. Como resultado, los métodos de eliminación tradicionales plantean importantes riesgos para el medio ambiente y la salud pública.
La mecanoquímica ofrece un camino más limpio a seguir
Para abordar este desafío, los investigadores han utilizado la mecanoquímica, un método sostenible en el que la energía mecánica impulsa reacciones químicas en lugar de calor elevado.
Dentro de un recipiente de acero sellado llamado molino de bolas, se combinan pequeños trozos de sodio metálico con teflón. Esta molienda hace que los materiales reaccionen a temperatura ambiente, rompiendo los enlaces carbono-flúor en el teflón y formando carbono inofensivo con fluoruro de sodio, una sal estable ampliamente utilizada en la pasta de dientes con flúor.
El equipo también demostró que el fluoruro de sodio producido mediante este método se puede utilizar inmediatamente, sin purificación adicional, para sintetizar otros valiosos compuestos que contienen flúor utilizados en productos farmacéuticos, equipos de diagnóstico y productos químicos especializados.
Confirmación de una reacción clara con análisis de RMN avanzado
El profesor asociado Dr. Dominic Kubicki, que dirige el equipo de resonancia magnética nuclear (RMN) de estado sólido de la Universidad de Birmingham, explicó: “Utilizamos espectroscopia avanzada de RMN de estado sólido, una especialidad nuestra en Birmingham, para observar el interior de la mezcla de reacción a nivel atómico. Esto demostró que era posible fabricar lados de combustión sin ningún proceso. Cómo los subproductos conducen a la estabilidad de las propiedades del material de última generación. Un ejemplo perfecto de cómo se puede acelerar el progreso”.
Hacia una economía circular del florín
Este descubrimiento apunta a un sistema circular en el que el flúor puede recuperarse de los residuos industriales en lugar de perderse en su eliminación. Un modelo de este tipo podría reducir en gran medida el impacto ambiental de las sustancias químicas basadas en flúor que desempeñan funciones esenciales en la medicina, la electrónica y los sistemas de energía renovable.
“Nuestro método es simple, rápido y utiliza materiales económicos”, afirmó el Dr. Lu. “Esperamos que esto inspire más trabajo para reutilizar otros tipos de residuos fluorados y ayude a que la producción de importantes compuestos fluorados sea más sostenible”.
El estudio también subraya el papel cada vez mayor de la química mecanicista en la química verde. Este campo emergente reemplaza las reacciones de alta temperatura o con mucho disolvente por movimiento mecánico, abriendo nuevas oportunidades para la innovación sostenible.
El Dr. Kubicki añadió: “Esta investigación muestra cómo la ciencia interdisciplinaria, que combina la química de materiales con la espectroscopia avanzada, puede convertir uno de los plásticos más duraderos en algo útil nuevamente. Este es un paso pequeño pero importante hacia una química del flúor sostenible”.
