Un nuevo método convierte los residuos plásticos en productos electrónicos de alto rendimiento, como células solares y transistores

Investigadores de la Universidad de Delaware (UD) y del Laboratorio Nacional de Argonne han descubierto una forma de transformar una monstruosidad común -la espuma de poliestireno- en un material valioso para la electrónica. Su método, detallado en un estudio reciente publicado en JACS Au, utiliza una reacción química para convertir el poliestireno de desecho, el plástico que se encuentra en la espuma de poliestireno, en un polímero conductor de alto rendimiento conocido como PEDOT:PSS.

Este descubrimiento es prometedor tanto para la industria electrónica como para el medio ambiente. El PEDOT:PSS es un material versátil con conductividad tanto electrónica como iónica, lo que lo hace ideal para diversos dispositivos electrónicos. Tradicionalmente, este polímero se sintetiza utilizando productos químicos agresivos. Sin embargo, el equipo de la UD y Argonne empleó con éxito un proceso de sulfonación más suave.

La investigación, dirigida por la Dra. Laure Kayser, profesora adjunta del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la UD, comenzó con una simple pregunta: ¿podría obtenerse PEDOT:PSS a partir de residuos plásticos? En colaboración con el Dr. David Kaphan, químico de Argonne, el equipo exploró la posibilidad de sulfonar el poliestireno, el componente clave de la espuma de poliestireno.

La sulfonación consiste en sustituir un átomo de hidrógeno por ácido sulfónico, un proceso utilizado habitualmente en la creación de diversos productos. Sin embargo, encontrar el equilibrio adecuado es crucial. Los métodos duros ofrecen una alta conversión pero generan subproductos nocivos, mientras que los enfoques más suaves son menos eficaces.

Los investigadores probaron diversas condiciones como disolventes, proporciones del agente sulfonante, temperatura y tiempo de reacción. Diseñaron un método que consigue una alta sulfonación de polímeros con defectos mínimos y una eficacia impresionante, todo ello utilizando un enfoque más suave y respetuoso con el medio ambiente.

"Podemos fabricar materiales electrónicos a partir de basura y que funcionen igual de bien que las opciones disponibles en el mercado", afirma el Dr. Kayser. Esto reduce la dependencia de materiales vírgenes y ofrece una valiosa vía para la gestión de residuos.

El equipo incorporó con éxito su PEDOT:PSS derivado de la basura en dispositivos electrónicos funcionales, incluidos los transistores y células solares. El rendimiento de estos dispositivos fue comparable al de los que utilizan PEDOT:PSS producidos comercialmente.

Este avance tiene muchas implicaciones para el futuro de la electrónica y la sostenibilidad. Según el Informe mundial sobre residuos electrónicos 2024. Precisamente por ello, una investigación como ésta podría ser clave en el futuro.