Scientists turn used PVC into premium lubricant/Científicos convierten PVC usado en lubricante de primera calidad

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The use of polyvinyl chloride (PVC) worldwide exceeds 55 million tons annually and represents approximately 20% of global plastic demand. It is the third most produced synthetic polymer on the planet, valued at over $47 billion internationally. However, it has a problem: PVC chloride is one of the most persistent plastic materials created by humans. It does not biodegrade; instead, sunlight and water break it down into microplastics. Furthermore, its chemical structure of chlorine and carbon makes it resistant to bacteria and fungi.

El uso de policloruro de vinilo (PVC) en el mundo supera los 55 millones de toneladas anuales y representa cerca del 20 % de la demanda global de plásticos. Es el tercer polímero sintético más producido del planeta, valorado en más de 47.000 millones de dólares a nivel internacional. Pero tiene un problema, el cloruro de PVC es uno de los materiales plásticos más persistentes creados por el ser humano. No se biodegrada, sino que el sol y el agua lo rompen en microplásticos y además, su estructura química de cloro y carbono lo hace inmune a bacterias y hongos.

But now a team of scientists from Virginia Tech, in collaboration with Texas A&M and Caltech, has published a study in the journal Nature detailing a chemical process for converting PVC into a high-performance lubricant. PVC is the third most produced plastic in the world and is found in pipes, window frames, cables, credit cards, and packaging. Its recycling is extremely complex because it contains a large amount of chlorine and a mixture of additives that varies depending on the manufacturer. This results in a global recycling rate of less than 1%, meaning the vast majority ends up in landfills or incinerators.

Pero ahora un equipo de científicos de Virginia Tech, en colaboración con Texas A&M y Caltech, ha publicado un estudio en la revista Nature donde detallan un proceso químico para convertir el PVC en un lubricante de alto rendimiento. El PVC es el tercer plástico más producido del mundo y se encuentra en tuberías, marcos de ventanas, cables, tarjetas de crédito y envases . Su reciclaje es extremadamente complejo porque contiene una gran cantidad de cloro y una mezcla de aditivos que varía según el fabricante. Esto hace que su tasa de reciclaje global sea inferior al 1%, por lo que la gran mayoría termina en vertederos o incineradoras.

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The research team has succeeded in converting this problematic waste product into polyalphaolefin (PAO), a key component in high-end synthetic lubricants such as engine oils for cars, airplanes, and industrial machinery. The chemical process is relatively simple and does not require extremely high temperatures, making it more energy-efficient. First, the PVC is dissolved in a solvent, and then two key compounds—aluminum trichloride and alpha-olefins—are added to this mixture. The mixture is heated to 70 °C (158 °F) for approximately three hours.

El equipo de investigación ha logrado convertir este residuo problemático en polialfaolefina (PAO), que es un componente clave en los lubricantes sintéticos de alta gama, como los aceites de motor para coches, aviones o maquinaria industrial. El proceso químico es relativamente sencillo y no requiere temperaturas extremadamente altas, lo que lo hace más eficiente energéticamente. Primero se disuelve el PVC en un solvente, a esta mezcla se le añaden dos compuestos clave: tricloruro de aluminio y alfa-olefinas. La mezcla se calienta a 70 °C (158 °F) durante aproximadamente tres horas.

Under these conditions, aluminum trichloride acts as a catalyst. Its function is twofold: it removes chlorine atoms from the plastic chain, which is what makes PVC so difficult to recycle, and it cuts the long, rigid plastic molecules into smaller, more uniform fragments, similar to those of oil. The product extracted from the solvent is a thick, amber-colored oil: the lubricant. The researchers tested its performance and found it to be competitive with commercial lubricants in terms of reducing friction and wear.

Bajo estas condiciones, el tricloruro de aluminio actúa como catalizador. Su función es doble, arranca los átomos de cloro de la cadena del plástico, que es lo que hace al PVC tan difícil de reciclar y corta las largas y rígidas moléculas del plástico en fragmentos más pequeños y uniformes, similares a los del aceite. El producto que se extrae del solvente es un aceite espeso y de color ámbar: el lubricante. Los investigadores probaron su rendimiento y descubrieron que es competitivo con los lubricantes comerciales en cuanto a reducción de fricción y desgaste.

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This breakthrough has the potential to generate significant change in two major areas. Environmentally, it offers a way to divert millions of tons of PVC waste from landfills, transforming it into a valuable product. The resulting lubricant is considered "greener" than those produced by traditional methods, which typically rely on petroleum derivatives. Economically and industrially, it creates a new source of raw materials for a growing industry. Lubricants are essential for modern machinery, and their demand continues to rise. Being able to produce them from inexpensive and abundant plastic waste presents a very attractive economic opportunity.

Este avance tiene el potencial de generar un cambio significativo en dos grandes áreas. Por el lado medioambiental, ofrece una vía para desviar los millones de toneladas de residuos de PVC de los vertederos, transformándolos en un producto de valor. El lubricante resultante se considera más "verde" que los producidos por métodos tradicionales, que suelen depender de derivados del petróleo. Por el lado económico e industrial, crea una nueva fuente de materia prima para una industria en crecimiento. Los lubricantes son esenciales para la maquinaria moderna y su demanda no deja de aumentar. Poder producirlos a partir de residuos plásticos baratos y abundantes es una oportunidad económica muy atractiva.

According to published information, the process is in an advanced stage of research and development, but there is still no concrete date for its large-scale use. The researchers' next step is precisely to scale it up to make it cost-effective and accessible at an industrial level. For the process to work in industry, several problems must be solved. These include the need to analyze large-scale performance, cost management, and the overall environmental impact of the process. It is also crucial to verify that the method works consistently with real PVC waste, which can have highly variable compositions due to the different additives and pigments it contains.

Según la información publicada, el proceso está en una fase de investigación y desarrollo avanzado, pero aún no hay una fecha concreta para su uso a gran escala. El siguiente paso de los investigadores es, precisamente, escalarlo para que sea rentable y accesible a nivel industrial. Para que el proceso funcione en la industria, se deben resolver varios problemas. Entre ellos, la necesidad de analizar el rendimiento a gran escala, la gestión de costos y el impacto ambiental total del proceso. También es crucial comprobar que el método funciona de manera consistente con los residuos de PVC reales, que pueden tener composiciones muy variables debido a los diferentes aditivos y pigmentos que contienen.

More information/Más información
https://interestingengineering.com/innovation/process-upcycles-pvc-into-industrial-lubricants

https://ecoinventos.com/cientificos-de-virginia-tech-convierten-uno-de-los-plasticos-mas-dificiles-de-reciclar-del-mundo-en-lubricante-de-primera-calidad/