La propuesta contribuirá a la gestión de residuos plásticos problemáticos así como a la generación de materiales descarbonizados como H2 limpio y carbono sólido combinando dos tecnologías bien conocidas: catálisis (diseño, preparación y caracterización de IL-CATS innovadores y reciclables) y microondas (uso más eficiente de la energía y proceso menos exigente energéticamente).
La ciencia detrás de TWICE: Una inmersión profunda en el reciclaje terciario
TWICE propone un método novedoso en el que los innovadores sistemas catalíticos basados en líquidos iónicos (IL-CATS) se combinan con la irradiación de microondas (MW) para producir selectivamente H2 limpio altamente puro y valiosos productos químicos descarbonizados a partir de residuos plásticos, abordando así la recuperación de residuos plásticos y la generación de energía sostenible cerrando el bucle de la economía circular y, por lo tanto, respondiendo a los desafíos del cambio climático global.
En consecuencia, TWICE aporta ventajas destacadas desde el punto de vista tecnoeconómico y medioambiental, que añaden a la novedad avances significativos en comparación con otras rutas establecidas para el reciclado de residuos plásticos terciarios y la producción de energía sostenible:
- deconstrucción catalítica de residuos plásticos mediante un método de un solo paso en condiciones leves (presión atmosférica y temperatura < 300 °C)
- producción rápida de H2 puro (> 97%) en alto rendimiento (> 97%)
- coproducto de carbono sólido fácilmente recuperable para su comercialización
- sin coquización del catalizador y, por tanto, larga vida útil de los IL-CATS
- fácil recuperación y reutilización de los IL-CATS
- consumo de energía significativamente menor debido a la irradiación de MWs (calentamiento eficiente)
- alto potencial para ofrecer H2 limpio a bajo coste < 2 €/kg debido a los posibles ingresos por la venta de carbono sólido.
Líquidos iónicos: El componente que cambia el juego
Los líquidos iónicos son la clave de la tecnología de TWICE. Estos compuestos únicos, formados íntegramente por iones que se funden antes de descomponerse y con una presión de vapor insignificante, ofrecen numerosas ventajas, como su gran estabilidad térmica y química, su reciclabilidad y la posibilidad de adaptarlos a aplicaciones específicas.
En TWICE, las características únicas de los líquidos iónicos se aprovechan para desarrollar los sistemas catalíticos basados en líquidos iónicos, en los que los líquidos iónicos desempeñan diferentes funciones, como estabilizar las nanopartículas de óxido metálico (evitando la aglomeración), mejorar la solubilidad de los residuos plásticos olefínicos, facilitar la recuperación del carbono sólido coproducido, evitar la coquización de los catalizadores activos, permitir la recuperación y reutilización de todo el sistema catalítico y, en consecuencia, mejorar el proceso de deconstrucción catalítica del plástico haciendo que todo el proceso sea sostenible y económicamente viable.
Impacto científico-técnico y económico de TWICE
Por un lado, TWICE es ambicioso en términos de impacto científico-técnico porque implica la transformación eficiente de residuos plásticos en productos descarbonizados como H2 limpio y material sólido de carbono valioso que cubren tres grandes retos que la comunidad científica debe afrontar la mitigación del cambio climático, la producción de energía sostenible y la gestión de enormes cantidades de residuos plásticos problemáticos. TWICE contribuirá inequívocamente a la descarbonización del sector industrial y a reducir su dependencia de fuentes de energía y materias primas extranjeras.
Por otro lado, el impacto económico de TWICE se basará en 4 pilares principales:
- IL-CATS innovadores y eficientes que aumentan la selectividad de los productos descarbonizados, evitan la sinterización y la desactivación de las especies catalíticamente activas, facilitan la separación de los productos y evitan costosos procesos posteriores, reducen la temperatura global del proceso, ahorran energía y costosos pasos posteriores y, en consecuencia, gastos de explotación (OPEX).
- el uso de microondas como fuente de calor permite reducir la demanda energética del proceso en comparación con el calentamiento convencional
- la utilización de residuos plásticos como materia prima, evitando los costes asociados a su gestión y posteriores procedimientos de reciclado
- la valorización para su posterior comercialización del material de carbono sólido generado cuya venta contribuirá a obtener ingresos para reducir el coste final del proceso de craqueo catalítico y la energía sostenible producida (H2).
Varios sectores estratégicos clave como beneficiarios potenciales de la revolucionaria tecnología TWICE
A largo plazo, muchos sectores de actividad podrán beneficiarse de las ventajas de la tecnología TWICE. El sector del tratamiento de residuos dispondrá de una nueva vía para la valorización química de los residuos plásticos con una extraordinaria eficiencia tecnoeconómica y respetuosa con el medio ambiente. La industria química dispondrá de una tecnología barata para producir energía sostenible (H2 limpio). La logística de almacenamiento y transporte de hidrógeno podría simplificarse y abaratarse almacenando/transportando el sistema catalítico TWICE en lugar de H2 líquido o gaseoso. Esto también beneficiaría a las estaciones de hidrógeno si estuvieran equipadas con un sistema TWICE para la producción de energía in situ. Por último, los usuarios de nanomateriales de carbono en distintos sectores (por ejemplo, energía, automoción, deporte) se beneficiarán de la importante reducción de costes en la producción de nanoestructuras de carbono que aporta la tecnología TWICE.