Source: The Conversation – (in Spanish) – By Vanessa Tabernero, Profesora Titular de Química Inorgánica, Universidad de Alcalá
El Protocolo de Gotemburgo fue firmado en 1999 para frenar la lluvia ácida que devastaba bosques y lagos. Uno de sus causantes era el óxido de azufre formado por la combustión de compuestos sulfurados presentes en el crudo y, por ello, las refinerías debían eliminar los compuestos de azufre presentes en el gas natural y el petróleo.
El proceso es costoso y requiere usar hidrógeno a altas presiones y temperaturas para transformar los compuestos mencionados en sulfuro de hidrógeno (H₂S), que posteriormente se convierte en azufre elemental (S₈). Como consecuencia, la industria petrolera genera hoy unos 70 millones de toneladas anuales de azufre que queda almacenado en grandes montañas de sólido amarillo en las industrias petroquímicas.
Si bien el azufre se utiliza en la fabricación de ácido sulfúrico, que tiene una importancia trascendental para la manufactura de importantes compuestos entre los que destacan los fertilizantes, la cantidad de azufre generada supera la demanda y millones de toneladas del elemento amarillo quedan inutilizadas comercialmente.
Pero ¿y si este abundante deshecho se pudiera convertir en otros productos de interés, revalorizando un residuo y cumpliendo con los principios de la economía circular?
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Las cualidades y ventajas del azufre
El azufre amarillo, conocido en química como azufre corona por la curiosa geometría que adopta su molécula, se conoce desde los tiempos de la alquimia. Este sólido de olor muy particular tiene una importante característica y es que presenta enlaces azufre-azufre (S-S) que son estables en condiciones normales, pero que pueden romperse y reorganizarse bajo determinadas condiciones energéticas relativamente suaves. Esta propiedad es lo que en química se conoce como comportamiento dinámico de los enlaces.
Aprovechando esta cualidad, la comunidad científica investiga si es posible sustituir los plásticos actuales, los cuales están formados por polímeros constituidos por enlaces carbono-carbono (C-C), por nuevos materiales basados en polímeros con enlaces azufre-azufre con el fin de que sean más fácilmente reciclables gracias a su comportamiento dinámico.
Reinventar un nuevo caucho dos siglos después
Para ello, se ha diseñado una estrategia basada en la vulcanización, técnica descubierta por el inventor estadounidense Charles Goodyear, que en 1839 calentó el caucho con azufre para volverlo más duro, resistente y duradero con gran elasticidad.
En este proceso químico, las cadenas del polímero del caucho, basadas en carbono, se unen mediante puentes de azufre, que se comportan como si fueran muelles dotando así de gran elasticidad al material final. De esta manera se logró hace casi dos siglos transformar un polímero pegajoso en otro con numerosas aplicaciones como la de formar parte de los neumáticos.
Siguiendo la misma estrategia, pero de forma inversa, los científicos pretenden revolucionar la ciencia de los polímeros y los materiales. En este caso, las cadenas largas a unir se basarían en polímeros de azufre y las que harían de muelles entre ellas de basarían en carbono, por lo que los productos finales serían ricos en azufre pero no en carbono. La idea es lograr materiales con prestaciones similares a los actuales, pero con la ventaja de ser más reciclables, ya que los enlaces S-S serían los mayoritarios en el producto final y, como se ha dicho, son más dinámicos y por ello más fácilmente degradables que los enlaces C-C.
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La investigación es prometedora: se han descubierto materiales basados en este elemento con una enorme capacidad de almacenamiento de energía o con excelentes propiedades ópticas.
No obstante, aún hay limitaciones. Una de ellas es la dependencia para obtener estos recursos que son subproductos del petróleo y que por tanto pueden proceder de zonas geoestratégicamente tensionadas, como el estrecho de Ormuz, paso crucial bloqueado debido a la guerra entre Irán, Estados Unidos e Israel.
En los últimos meses, no solo el petróleo ha sufrido problemas por el bloqueo del estrecho de Ormuz. Otros productos como el azufre siguen acumulándose en las refinerías, esperando a poder cruzar el estrecho.
La buena noticia de nuevo es que este elemento químico también se puede encontrar nativo en la naturaleza en otros lugares y por el proceso Frasch lo podemos extraer. Esto abre la puerta a la posible obtención de esta materia prima y a sus productos derivados sin depender de los países petroleros.
Una posible pieza para la economía circular
En el escenario actual, el desarrollo de plásticos basados en azufre se ha vuelto
el punto donde convergen dos grandes necesidades de nuestro tiempo: la urgencia de buscar una salida útil al excedente de azufre que genera la industria del petróleo y el deseo de conseguir plásticos sostenibles que rindan al menos como los convencionales. La vulcanización inversa surge para solucionar estos dos problemas, ofreciendo una posible vía para aprovechar este residuo y transformarlo en nuevos materiales.
Quizá la solución a los problemas actuales no venga del descubrimiento de nuevos componentes, sino de algunos que ya se conocían en la alquimia y cuyas propiedades están todavía por explotarse.
Las personas firmantes no son asalariadas, ni consultoras, ni poseen acciones, ni reciben financiación de ninguna compañía u organización que pueda obtener beneficio de este artículo, y han declarado carecer de vínculos relevantes más allá del cargo académico citado anteriormente.
– ref. El azufre: el nuevo oro amarillo que podría ayudarnos a desarrollar plásticos más sostenibles – https://theconversation.com/el-azufre-el-nuevo-oro-amarillo-que-podria-ayudarnos-a-desarrollar-plasticos-mas-sostenibles-292722