Reciclar el plástico - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos



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Reciclar el plástico

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Reciclar el plástico

Los plásticos tienen muchas ventajas: protegen los alimentos, permiten empacar al vacío, mantienen productos en buen estado por más tiempo, reduce el peso de los empaque, es económico, liviano, muy duradero y hasta buen aislante eléctrico y acústico. Pero tiene dos grandes inconvenientes al desecharlos, ocupan mucho volumen en relación con su peso y comparando el tiempo que tarda en descomponerse con el de otros productos es muy superior. Si lo comparamos con otros materiales, podemos ver que:

  • Los productos orgánicos y vegetales se descomponen en un período de 3 ó 4 semanas
  • El aluminio aproximadamente de 350 a 400 años
  • Los plástico un promedio de 500 años

El vidrio, cerámica y otros productos como tetrabrick, tiempo indefinido. Es decir: a diferencia de otros residuos, los plásticos no se descomponen ni se pudren con el agua, por lo que permanecen en los vertederos sin desaparecer.  Por estos motivos, los métodos de eliminación de residuos plásticos han de pasar por otras soluciones que no sean tirarlos a un vertedero, como es, por ejemplo su recuperación, ya sea para crear nuevos objetos (reciclaje), para generar energía eléctrica o para obtener combustible (craqueo). Y el primer gran reto es su recogida selectiva; es decir, que el ciudadano los separe del resto de las basuras y lo deposite en el contenedor adecuado (que todos sabemos que es el de color amarillo). Esto requiere de la colaboración de todos, porque este primer paso es imprescindible.

Cómo se recicla el plástico

Aunque la cantidad de residuos plásticos generados es enorme, únicamente seis plásticos constituyen el 90% de los desechos. Por tanto, casi toda la industria del reciclado se centra en la recuperación de estos seis tipos. La identificación de los envases de plástico recuperables se logra fácilmente
mirando el número, o las siglas, del sistema de identificación americano SPI (Society of Plastics Industry), que suele aparecer en el fondo de algunos objetos
de plástico, donde se ve un triángulo como el de la figura. En su interior aparece un número y en la parte inferior del mismo unas siglas. Tanto el número como las siglas hacen referencia a la composición química del plástico. En general, cuanto más bajo es el número más fácil resulta el reciclado. Así, una vez se ha producido su recogida selectiva, para reciclar plástico primero hay que clasificarlo de acuerdo con su número, porque cada una de las categorías de plástico son incompatibles unas con otras y no se pueden reciclar juntas.

Procesos de reciclado del plástico

Una vez los plásticos han sido separados y clasificados según el tipo de termoplástico, se procede al reciclado. Existen tres métodos diferentes según el uso que se le vaya a dar al plástico, algo que ya antes nombramos; veámoslos ahora con un poco más de detalle.

Reciclado mecánico

Consiste básicamente en aplicar calor y presión a los objetos para darles una nueva forma. Sólo puede aplicarse, como ya sabrás, a los termoplásticos, que funden al ser calentados.

Reciclado químico

Consiste en separar los componentes químicos o monómeros que forman el plástico, invirtiendo las etapas que se siguieron para crearlos.

Reciclado energético

Muchos plásticos pueden arder y servir de combustible. Por ejemplo, un kilogramo de polipropileno aporta en su combustión casi tres veces más energía calorífica que un kilo de madera. Pero al tratarse de un proceso de combustión, se genera CO2 que es expulsado a la atmósfera y contribuye al efecto invernadero, así como otros compuestos gaseosos que pueden resultar tóxicos. Por eso, el proceso debe ir acompañado de controles y medidas de seguridad que eviten efectos dañinos.

Los métodos de reciclado de plásticos dependen del tipo de polímero, la fuente del plástico, su contaminación por otras sustancias (orgánicas e inorgánicas), los aditivos empleados, la combinación con otros materiales (por ejemplo cartón o papel de las etiquetas pegadas en los envases).

El reciclado primario involucra la reintroducción de desperdicios pre – consumo en la línea de producción para elaborar productos del mismo material. Este proceso es comúnmente aplicado en las propias instalaciones del productor. Este método es considerado el mejor para reciclar dado que usa poca energía, pocos recursos, hay una sola fuente de desechos, se sabe la composición de los materiales, es material limpio y homogéneo. El reciclado secundario, se refiere a las operaciones para recuperar los desechos plásticos a través de un proceso mecánico. El material reciclado puede convertirse en productos plásticos nuevos sustituyendo polímeros vírgenes por una porción de reciclados. Estos procesoso deterioran las propiedades de los productos, por lo que se requiere desarrollar tecnología para mejorar las propiedades de los materiales de desecho para hacerlos adecuados para nuevos usos. Esto se puede resolver utilizando nuevos componentes durante el proceso de fundición tales como polímeros vírgenes, fillers, fibras, compatibilizantes, agentes acopladores, estabilizadores y antioxidantes.

El reciclado secundario es limitado porque en ocasiones el costo de las resinas vírgenes es bajo (económicamente no se justifica introducir resina reciclada); además, las propiedades de los productos obtenidos del recilado son pobres debido al grado de mezclado (composición) y degradación, y la presencia de compuestos de bajo peso molecular, lo que implica el uso de más sustancias para tratar de equiparar las propiedades obtenidas con resinas vírgenes. Entre los principales retos del reciclado mecánico de desechos plásticos está el lidiar con polímeros incompatibles (se requiere compatibilizantes de las mezclas).

El reciclado terciario es el término usado para designar a los procesos químicos a través de los cuales las cadenas de polímeros se transforman en moléculas más pequeñas que pueden ser usadas como materias primas para otros procesos, por ejemplo la producción de combustibles, nuevos polímeros y otras sustancias químicas. El reciclado químico tiene alto potencial para desechos plásticos heterogéneos y contaminados en los cuales la separación no es económica o técnicamente viable. Las largas cadenas orgánicas de los polímeros se transforman en unas más pequeñas y menos complejas controlando el flujo de calor (pirólisis) y la presión de operación. Los procesos químicos usados son despolimerización (glicólisis, metanólisis , hidrólisis y aminólisis) o el calentamiento a altas temperaturas para romper los enlaces (pirólisis y cracking catalítico). Entre los principales derivados petroquímicos obtenidos via pirólisis de los plásticos que se han reportado se encuentran: etano (utilizado en la fabricación de PE, fibras de poliéster, PVC, PS, plásticos y espumas); propano (utilizado en PP, fibras, espumas); butadieno (usado en la fabricación de SBR, llantas, elastómeros, monómeros de nylon); benceno; tolueno y xylenos, entre otros. La pirólisis ha sido estudiada en diferentes escalas, desde experimentos a escala micro (enfocados a estudiar la cinética de degradación y las propiedades de los materiales), escala piloto y semi industrial. Los tratamientos de pirólisis típicamente consisten en una sección de alimentación (el producto a alimentar no requiere pretratamiento), una unidad de reactor y recipientes colectores de los productos.

El reciclado cuaternario consiste en la incineración de desechos plásticos para recuperar energía produciendo calor o electricidad. El alto poder calorífico hace a los desechos plásticos una excelente fuente de producción de energía, los plásticos son incinerados con otros materiales y el calor se usa en industrias tales como la cementera. Este proceso, si bien evita que los desechos plásticos vayan al suelo o a los cuerpos de agua, no es ampliamente aceptado pues en el proceso de combustión se liberan múltiples compuestos que pueden ser tóxicos (compuestos derivados de la composición inherente de los polímeros pero también de los numerosos aditivos que se emplean, entre los más tóxicos se encuentran los retardantes a la flama).

Hidrocraking

La principal diferencia con el cracking catalítico es la adición de hidrógeno. Estos procesos se llevan a cabo a altas presiones (70 atm) y temperaturas en el rango de 375 – 400°C. Los catalizadores pueden ser Ni/s o NiMo/S. Primeramente los plásticos son licuados y filtrados para remover la materia que no puede ser destilada, esto se puede realizar a través de una pirólisis de baja temperatura. El líquido se manda, posteriormente a una cama catalítica. La pesencia de hidrógeno mejora significativamente la calidad del producto. Una limitante de este proceso es producir la corriente de hidrógeno. Las ventajas son: la excelente calidad de nafta obtenida y las mezclas de residuos de polímeros que pueden ser procesadas.

Hidropirólisis integrada e hidroconversión (IH2)

Proceso de conversión termoquímico catalítico que puede convertir materiales orgánicos en una variedad de hidrocarburos. El proceso puede ser alimentado con prácticamente cualquier residuo plástico (celulosa, madera, residuos orgánicos, desechos municipales y mezclas de todos estos componentes). El proceso incluye tres reactores: hidropirólisis, hidroconversión y el reformador. La temperatura de operación y presiones son 400 – 500°C; 15 – 35 atm.

Proceso KDV Acrónimo de Katalytiche Drucklose Verölung

Proceso de despolimerización catalítica de menor presión) fue desarrolllado por la empresa Alphakat GmbH y sugiere que la conversión de biomasa y desechos plásticos en combustibles liquidos se hace a temperaturas cercanas a la atmosférica. La ventaja de este proceso es que se elimina el oxígeno haciendo que el combustible líquido pueda aplicarse directamente en motores convencionales de combustión interna. A través de esta tecnología puede obtenerse diésel, keroseno o petróleo, puede ser aplicado a una gran variedad de polímeros tales como PET, PP o lignocelulosa.
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