Dentro de la meta lunar de Eastman para plásticos infinitamente circulares

Dos pasos adelante

Una empresa química heredada tiene como objetivo revolucionar el reciclaje de plásticos. ¿Puede hacer una diferencia material?

Por Joel Makower

11 de mayo de 2020

Una vista aérea de las instalaciones de la sede de Eastman en Kingsport, Tennessee.

A primera vista, el sitio industrial en expansión, que cubre aproximadamente 900 acres en Kingsport, Tennessee, parece ser solo otra instalación de fabricación de productos químicos. Hay cientos de edificios e incontables millas de tuberías, transportadores, destiladores, torres de enfriamiento, válvulas, bombas, compresores y controles. No se ve ni se siente particularmente digno de mención.

Pero algo extraordinario está sucediendo en esta planta química de Eastman: dos procesos innovadores para convertir plásticos de desecho de todo tipo en nuevos plásticos, de forma continua, sin pérdida de calidad.

El año pasado, la compañía anunció dos importantes iniciativas:

Tanto con CRT como con PRT, los plásticos difíciles de reciclar se pueden reciclar una cantidad infinita de veces, dice Eastman, creando productos que pueden reclamar altos niveles de contenido reciclado certificado, un verdadero circuito cerrado.

Ambas tecnologías están o estarán llegando al mercado, por lo que es demasiado pronto para llamarlas un éxito. Aún así, representan una historia sobre una empresa industrial heredada que busca reinventarse al abordar simultáneamente la crisis climática, el flagelo de los desechos plásticos y la necesidad de acelerar la eficiencia de los recursos para satisfacer las necesidades materiales de 10 mil millones de personas a mediados de siglo.

Si funciona, este ícono corporativo antiguo podría convertirse en una luz líder en la economía circular emergente.

Eastman, que celebra su centenario este año, fue fundada por George Eastman, el empresario que, a fines de la década de 1880, fundó Eastman Kodak Company. ("Kodak" era una palabra inventada que agregó a su apellido). En el camino, casi sin ayuda democratizó la fotografía (y generó innumerables "momentos Kodak") a través de la producción de cámaras, películas, productos químicos de procesamiento y productos relacionados de la compañía. y servicios.

En 1920, a raíz de la Primera Guerra Mundial, la compañía de Eastman sufría escasez de materias primas, incluido papel fotográfico, vidrio óptico y gelatina, y muchos productos químicos, como metanol, ácido acético y acetona, necesarios para producir y procesar películas. e impresiones. Determinó que asegurar el futuro de su empresa requeriría autosuficiencia. Se dispuso a encontrar una ubicación adecuada para una instalación de producción de productos químicos de propiedad y operación de Kodak.

Kingsport resultó ser el lugar adecuado, situado en lo que se conoce como el Imperio de la Montaña, que abarca una parte del suroeste de Virginia y los condados montañosos del noreste de Tennessee. Tenía fácil acceso a dos productos clave vitales para Kodak: fibra de madera para hacer celulosa, el material clave en la película fotográfica; y el carbón, que alimentaba sus calderas para generar vapor y electricidad, y luego se usaría para producir gas sintético (syngas) para crear los productos químicos acetílicos necesarios para fabricar películas, plásticos y textiles.

A partir de esas dos materias primas, Eastman Chemical, una subsidiaria de Kodak, creció hasta convertirse en una potencia económica en Mountain Empire, expandiéndose en su propio imperio de más de 50 sitios de fabricación en todo el mundo.

La empresa se adaptó y prosperó a partir de los tiempos cambiantes. A fines de la década de 1920, por ejemplo, la demanda de películas caseras y la creciente necesidad de películas de rayos X llevaron a Eastman Chemical a producir anhídrido acético, el material base para las emulsiones fotográficas. En la década de 1930, la empresa pasó a producir acetato de celulosa para fabricar fibras textiles. El auge del automóvil de las décadas de 1940 y 1950 llevó a Eastman a producir productos químicos y materiales críticos para el diseño y la producción de automóviles. Durante la Segunda Guerra Mundial, el sitio de Kingsport se utilizó para hacer RDX, un poderoso explosivo: un millón y medio de libras por día, en su punto máximo. Al final de la Segunda Guerra Mundial, Eastman estaba gestionando un proyecto para producir uranio enriquecido para el Proyecto Manhattan. Después de la guerra, las fibras de poliéster para textiles y otros productos se convirtieron y siguen siendo una importante línea de negocio.

George Eastman no vivió para ver gran parte del éxito que catalizó. Murió en 1932 por suicidio, una sola bala en el corazón.

En la década de 1990, el negocio de fotografía de Kodak se oscureció con la llegada de las cámaras digitales (la empresa tardó en adaptarse y fue atropellada por competidores más ágiles) y la empresa escindió su división química en 1994 para ayudar a pagar la deuda. (Eastman, la empresa, ha eliminado "químico" de su marca, aunque no de su nombre legalmente incorporado).

Las últimas innovaciones de Eastman, así como su giro para hacer de la sustentabilidad un elemento central de su estrategia, han sido impulsadas por su actual presidente y director ejecutivo, Mark Costa. Ex consultor de gestión —Eastman era uno de sus clientes— y ostentando títulos tanto de Berkeley como de Harvard, Costa se incorporó a la empresa en 2006 para liderar la estrategia, el marketing y el desarrollo comercial antes de ascender a la oficina central en 2014. Bajo su liderazgo, la empresa ha acelerado su transformación de productos químicos a materiales especiales.

"Cuando salimos de la gran recesión de 2009 y empezábamos a pensar en nuestra cartera de innovación, ya estábamos pensando en la sostenibilidad de una manera muy seria", me dijo Costa durante un almuerzo en su oficina a principios de marzo, con una visión arrolladora. de una reserva natural y parque traspasado por Eastman a la ciudad de Kingsport. "Sabíamos que la economía circular y ser mucho más eficientes con el carbono era una buena idea".

Mark Costa, director ejecutivo de Eastman (Fotografía cortesía de Eastman)

"Esta idea de circularidad no es nueva para nosotros", agregó. "En toda nuestra innovación, tuve la responsabilidad de la cartera de innovación desde 2009, requeríamos que todo lo que hacíamos estuviera vinculado a un impulsor de sostenibilidad. Todo el camino en ese entonces".

Las dos nuevas tecnologías de "renovación" de Eastman son, hasta cierto punto, extensiones naturales de productos y servicios que han sido parte del conjunto de herramientas de Eastman durante mucho tiempo. Ahora, reutilizados y modificados para una era de sostenibilidad y circularidad, posicionan a la empresa para abordar uno de los santos griales de la economía circular: convertir el plástico de desecho en plástico nuevo con las mismas características de rendimiento y calidad.

La creciente atención que se presta al problema global de los desechos plásticos ha revelado muchos desafíos serios de recolección, clasificación y reciclaje de plástico para convertirlo en plástico nuevo en un circuito cerrado continuo.

Para empezar, solo se recolectan y reciclan regularmente un par de tipos de plásticos, según la infraestructura disponible y la demanda del mercado: PET y HDPE: números 1 y 2, respectivamente, en los códigos de identificación de resina SPI desarrollados a fines de la década de 1980 por la Sociedad. de la Industria del Plástico. La mayoría de los demás (SPI Nos. 3 a 7) son técnicamente posibles de reciclar pero carecen tanto de infraestructura como de mercados en la mayoría de los lugares.

Lo peor de todo es la creciente montaña de envases de múltiples materiales (capas sobre capas de polímeros mixtos, papeles, laminados y láminas) en forma de cajas de jugo, paquetes de ketchup, tubos de pasta de dientes y muchas otras cosas. Estos materiales de Franken no sirven para la mayoría de los sistemas de reciclaje modernos. Lo mejor que se puede esperar es que se reciclen en algún producto duradero, por ejemplo, césped artificial, muebles de plástico o las aspas de un ventilador de automóvil, que eventualmente se desgastarán y terminarán como desechos no reciclables en un vertedero. Solo una pequeña fracción de estos plásticos escapa de los vertederos como su lugar de descanso final.

Clasificar todos estos plásticos es otro problema. Incluso si los plásticos del 3 al 7 fueran fácilmente reciclables, mantener varios tipos de polímeros separados entre sí es una tarea que requiere mucha mano de obra, suponiendo que la infraestructura estuviera allí para manejarlo. Y dado el precio históricamente bajo del petróleo, incluso antes de la reciente caída del mercado, el plástico reciclado sigue siendo poco competitivo para el virgen en muchas aplicaciones. Esos productos petroquímicos son demasiado baratos.

Por lo tanto, la capacidad de Eastman para convertir todos los plásticos de desecho en sus moléculas constituyentes y nuevamente en un uso productivo es un posible cambio de juego.

Hay dos formas básicas de reciclar plásticos: mecánica y química. El primero se usa más comúnmente con botellas de refresco (PET) y jarras de leche (HDPE), plásticos 1 y 2, respectivamente. Se trata de triturar, lavar, separar, secar, regranular y combinar los desechos plásticos para crear nuevas materias primas.

El reciclaje mecánico puede ser rentable, pero tiene limitaciones y desventajas: el proceso requiere mucho calor y, por lo tanto, mucha energía y carbono, y produce contaminantes del aire. La contaminación por alimentos y otros materiales extraños es otro problema que literalmente entorpece el trabajo. Y después de que el plástico se haya reciclado mecánicamente una vez, rara vez es adecuado para otra ronda de reciclaje. Esto significa que eventualmente terminará en flujos de desechos.

Y existen límites físicos sobre cómo los plásticos reciclados producidos a través de métodos mecánicos pueden usarse en la fabricación. "Solo puede obtener hasta un 50 por ciento de contenido reciclado en una botella con mecánica, donde realmente comienza a obtener un producto bastante feo y todo tipo de otros problemas de rendimiento", explicó Costa. "Entonces, habrá una especie de limitación de rendimiento de calidad".

Una alternativa es el reciclaje químico, una tecnología que existe desde la década de 1950, pero que se ha convertido en el foco de una creciente inversión e innovación a medida que la economía circular ha cobrado impulso. Los fabricantes de plástico, incluidos BP y Dow, y las empresas de bienes de consumo como Coca-Cola, Danone y Unilever, están probando o invirtiendo decenas de millones de dólares en la tecnología, según el Wall Street Journal.

En el reciclaje químico, la despolimerización descompone los plásticos en sus materias primas para volver a convertirlos en nuevos polímeros. La pirólisis, el calentamiento de un material orgánico en ausencia de oxígeno, puede convertir los desechos plásticos mezclados en nafta, que puede volver a transformarse en productos petroquímicos y plásticos.

Con solo alrededor del 9 por ciento de los más de 400 millones de toneladas de desechos plásticos producidos en todo el mundo cada año que se reciclan actualmente, según ONU Medio Ambiente, eso deja el otro 90 por ciento más o menos como materia prima potencial.

Hay un gran potencial aquí, según un informe de 2019 del American Chemistry Council. Encontró que si se adopta ampliamente, el reciclaje químico, al que se refiere como "recuperación y reciclaje de plástico avanzado", podría crear casi 40,000 empleos directos e indirectos en los EE. UU., hasta $ 2,2 mil millones en nómina anual y $ 9,9 mil millones en producción económica directa e indirecta .

Las tecnologías de renovación de poliéster y carbono de Eastman son formas de reciclaje químico. Pero no pretenden simplemente desplazar el reciclaje mecánico. Para los plásticos PET y HDPE, el reciclaje mecánico ya es razonablemente eficiente, creando flujos de materiales reciclados que han demostrado ser competitivos en costos en muchos mercados.

"No queremos competir con eso", dijo Costa. "Francamente, su valor es demasiado alto. Desde el punto de vista de la sostenibilidad, no deberías tocarlo".

Además, hay una oportunidad mucho mayor. La Tecnología de Renovación de Poliéster de Eastman es un proceso de reciclaje químico específico para desechos de poliéster, que produce materiales vírgenes, incluso a partir de PET coloreado, según la compañía. El proceso implica el uso de la glucólisis, la descomposición del PET por el etilenglicol, para desmontar el PET de desecho en sus bloques de construcción fundamentales. Esos bloques de construcción luego se pueden volver a ensamblar para producir nuevos poliésteres con altos niveles de contenido reciclado.

En su búsqueda de plásticos de desecho, Eastman puede renunciar fácilmente a aprovechar los mercados de reciclaje de botellas plásticas de agua y refrescos. Hay muchas otras fuentes de poliéster de desecho, de alfombras, por ejemplo.

En una iniciativa reciente, la empresa se asoció con Circular Polymers, una empresa que recupera productos posconsumo para su reciclaje. Circular Polymers está recolectando y densificando el PET que recupera de las alfombras de desecho. Luego convierte los desechos de PET en gránulos, que se envían por ferrocarril desde su planta en California a Eastman en Tennessee. Eastman utiliza su proceso CRT para convertir los gránulos en nuevos materiales con contenido reciclado certificado. Esos materiales terminan en textiles, empaques para cosméticos y productos de cuidado personal, y monturas para anteojos.

Costa dice que Eastman podría desviar millones de libras de alfombras al año a través de asociaciones como esta, aunque eso sigue siendo una mera fracción de los más de 3 mil millones de libras de alfombras enviadas a vertederos en 2018, solo en los Estados Unidos, según Carpet America Recovery. Esfuerzo, un grupo de la industria.

Y no es solo poliéster. Eastman ve oportunidades potencialmente ilimitadas en todos los demás tipos de desechos plásticos, especialmente en los que son difíciles de reciclar, desde una perspectiva de costos y logística, incluidos los temidos materiales de Franken. El objetivo de la empresa es extraer el valor de las moléculas de carbono contenidas en estos materiales de desecho y volver a darles un uso productivo como plásticos como nuevos.

Costa dijo: "Si hay una manera de recuperar el carbono a través de productos que es mejor que el enfoque de combustibles fósiles de la economía lineal, deberíamos hacerlo, ¿no? Quiero decir, esto no es complicado".

El objetivo de Eastman es sustituir sus materiales de "renovación de carbono" por sus contrapartes vírgenes siempre que sean económicamente viables. Más allá de la pura economía, Costa me describió sus tres criterios para determinar cuándo tiene sentido, tanto desde una perspectiva comercial como ecológica, que Eastman recicle los desechos plásticos. Primero, los desechos deben volver a convertirse en productos, no incinerarse ni quemarse para generar energía. En segundo lugar, la huella de carbono del material reciclado debe ser mejor que su equivalente de combustible fósil, según el análisis del ciclo de vida. Y tercero, "los consumidores no deberían renunciar a mucho en su calidad de vida". Es decir, pocas o ninguna compensación en precio o rendimiento.

Hasta ahora, los procesos CRT y PRT se están abriendo camino en varias de las muchas marcas de polímeros de Eastman, incluido Trēva, un termoplástico a base de celulosa hecho de árboles, utilizado en aplicaciones automotrices, de empaque y electrónica; CDA, un material de origen biológico, utilizado en aplicaciones de moldeado por inyección, como monturas oftálmicas y mangos de herramientas; Cristal, diseñado y diseñado específicamente para aplicaciones de empaque de cosméticos de alta gama; y Tritan, un plástico transparente duradero que se usa para fabricar botellas de agua Camelbak y Nalgene, y recipientes de almacenamiento de alimentos Rubbermaid.

Y luego está Naia, una fibra procedente de plantaciones certificadas de pino y eucalipto gestionadas de forma sostenible, muy utilizada en la industria de la moda. Es esencialmente acetato de celulosa, el mismo material que se utiliza en la película fotográfica, fabricado por Eastman en Kingsport durante unos 100 años. En este caso, se hila en un hilo que se usa para hacer tela.

Naia se fabrica en un proceso de circuito cerrado, en el que los insumos químicos (ácido acético y acetona) se reciclan continuamente. Según los materiales de marketing de la empresa, se compara favorablemente con la seda, el algodón, los filamentos de viscosa y el poliéster en términos de impacto ambiental (uso de agua, emisiones climáticas, alteración del ecosistema) y sensación. Su hilo puede tejerse o tejerse y mezclarse fácilmente con otras fibras. Las prendas hechas con Naia son fáciles de lavar en casa en comparación con muchas telas modernas, que requieren limpieza en seco, dice Eastman. La empresa afirma que Naia no produce microfibras cuando se lava.

Sin embargo, existe un gran desafío desde una perspectiva de sostenibilidad: los combustibles fósiles utilizados como materia prima para producir el gas de síntesis para hacer uno de los ingredientes principales de Naia.

Hilo textil Naia de Eastman para moda. (Foto cortesía de Eastman)

Eastman está desarrollando la tecnología para eliminar los combustibles fósiles de la producción de Naia, reemplazándolos con gases derivados de la descomposición de los desechos plásticos, un proceso llamado reformado, una tecnología de renovación de carbono. El producto resultante, Naia Renew, se lanzará este otoño. La compañía lo describe como "un hilo celulósico procedente de un contenido 100 % circular, producido a partir de un 60 % de fibras de madera certificadas y un 40 % de residuos plásticos reciclados".

Los textiles usados ​​son otra materia prima potencial para Naia, ya que crean un círculo virtuoso que convierte las prendas que ya no se usan en prendas nuevas. Eastman está en conversaciones con las principales marcas de moda sobre el potencial de los programas de devolución en el futuro, me dijo Steve Crawford, director de tecnología y sustentabilidad de la compañía, durante mi visita. "Podrían recoger las prendas, enviárnoslas y nosotros podríamos convertirlas en la misma fibra para hacer nuevas prendas".

Aquí hay otra oportunidad disruptiva: la minería de vertederos para eliminar los desechos plásticos y "renovarlos" a través de los procesos de Eastman.

La compañía dice que está trabajando en estrecha colaboración con las empresas de gestión de residuos para evaluar cómo crear la disponibilidad de dicha materia prima. "Como parte de nuestro trabajo, nos enfocamos mucho en cómo nos asociamos, cómo colaboramos con las partes en este espacio", explicó Cathy Combs, directora de sustentabilidad de Eastman. "¿Cómo creamos una infraestructura que pueda suministrar reciclaje químico?"

"Hemos demostrado que las nuevas tecnologías de reciclaje de Eastman son capaces de utilizar una amplia gama de desechos plásticos, incluidos los plásticos que actualmente no se utilizan en el reciclaje mecánico", agregó Crawford. “Pero tendremos que asociarnos con actores clave tanto en la recolección de desechos como en los sistemas de gestión de desechos, y en las cadenas de valor de uso final clave. También necesitamos marcas que ayuden a crear demanda de estos materiales para que se conviertan en fuentes valiosas de materias primas para estas nuevas tecnologías. ."

Por supuesto, toda esta innovación tiene lugar en medio de una pandemia, sin mencionar lo que parece ser una recesión mundial. El sector textil, como la mayoría de los demás, se ha visto afectado por COVID-19, con una desaceleración dramática en las ventas minoristas globales que resultó en la interrupción de la cadena de suministro global, licencias en toda la cadena de valor y desafíos crecientes de inventarios y liquidez. Pero los participantes de la industria y las personas influyentes creen que la industria textil surgirá con un mayor énfasis en la sostenibilidad a medida que la industria se reconstruya, dijo Jon Woods, gerente general de textiles y telas no tejidas de Eastman.

Mark Costa, por su parte, se mantiene optimista sobre el futuro de su empresa, incluido el impacto que Eastman podría tener tanto a nivel local como global, particularmente en el desarrollo económico que proviene de la extracción de plásticos de los flujos de desechos locales.

"Creo que va a haber una oportunidad económica real y una gran cantidad de creación de empleo en pequeñas empresas, lo cual es excelente para este país y para Europa, que se sumarán a esto", me dijo. "Quiero decir, los chicos de gestión de residuos lo harán, y serán grandes y a escala. Pero también hay muchas oportunidades para que las pequeñas empresas locales trabajen con los municipios sobre cómo hacer eso. Y tal como vimos con alfombra y la forma en que la densificaron, la gente se volverá creativa. Una vez que haya una política y un incentivo económico, es cuando Estados Unidos lo hace genial".

Costa cree que tecnologías como CRT y PRT pueden dar una nueva vida al reciclaje de plásticos si pueden mejorar drásticamente su economía. "Los muchachos del aluminio nunca hubieran tenido éxito si solo hubieran podido tomar del 10 al 20 por ciento del aluminio y hubieran tenido que desechar el 80 por ciento. Dudo que tuvieran altas tasas de reciclaje de aluminio porque simplemente no podían justificar el esfuerzo".

Y, añadió, parte de la sostenibilidad y el ingenio circular de Eastman podrían contagiarse al asediado sector químico.

"Todo el mundo quiere centrarse en las cosas que son negativas sobre la industria química, y tenemos mucho margen de mejora. Entonces, ¿cómo colaboramos para tomar esto en serio, lo que creo que la industria hace mucho en este momento, y resolver el ¿El próximo conjunto de soluciones para mejorar el medio ambiente al mismo tiempo que mejora la calidad de vida? Ese es nuestro objetivo final. Eso es en lo que nos levantamos todos los días tratando de concentrarnos en hacer".

Los invito a seguirme en Twitter, suscribirse a mi boletín de noticias de los lunes por la mañana, GreenBuzz, y escuchar GreenBiz 350, mi podcast semanal, organizado conjuntamente con Heather Clancy.

Ver el hilo de discusión.