Diseño y reciclabilidad: claves para la circularidad de los plásticos

Como usuario y consumidor final, nos habremos preguntado alguna vez, ¿qué ruta seguirán nuestros diversos bienes de consumo al final de su vida útil, y aun más los diversos empaques que hacen posible que dichos productos puedan llegar a nosotros, o cuál será la última parada de los diversos empaques sea cual fuere el tipo de material con que fue elaborado?  

Ahora bien, ya sea que usted sea empresario, fabricante, o cualquiera que fuera su rol dentro de la cadena de valor en la elaboración y comercialización de los múltiples productos plásticos, vale la pena que se pregunte si realmente está comprometido en ofrecer un seguimiento de la huella de sus productos.

Es decir, ¿promueve el monitoreo y la evaluación de los materiales (plásticos y no plásticos), determinando la carga ambiental que representa cada uno de ellos, pero principalmente identificando donde se puede reducir el consumo de materiales, de energía y de generación de residuos?

Por ello, los invito a observar e identificar soluciones creativas y sustentables  ahorrando más, repensando los procesos y productos, ya que pequeñas reducciones pueden sumar cuando se aplica en volumen. Incentivando con ello la Circular o el flujo de los materiales, tanto virgen como reciclados, en un ciclo cerrado.

En esta ocasión trataré de detallar, de manera concreta, sobre algunos de los elementos que considero clave en la promoción de la circularidad de los materiales plásticos. Principalmente me refiero a las componentes de:

• Diseño
• Reciclabilidad
• Materiales renovables alternativos

Cabe mencionar, que para fines del presente artículo, solo cubriremos la parte correspondiente al diseño y a la reciclabilidad, dejando para otra aportación el tema de las materias primas alternativas.

Circularidad de los plásticos a través del diseño

Al analizar en un primer término la circularidad partiendo de las implicaciones de diseño, se clasifica principalmente entre el diseño del material y del producto y estos a su vez debe desglosarse en las siguientes fases:

DISEÑO DEL MATERIAL	DISEÑO DEL PRODUCTO
Extensión del tiempo de vida.	Desmantelamiento.
Disminución del material a utilizar.	Disminución del material a utilizar.
Mejora en los métodos de separación.	Diseño para la reutilización.
Aumento en la reciclabilidad.	Diseño de materiales biobasados.
Promoción de la biodegradabilidad.

Diseño del material

Extensión del tiempo de vida de los productos

Pretende reducir el desperdicio de plástico al final de la vida útil, al extender el tiempo de aplicación de los materiales poliméricos (y por lo tanto la vida útil del producto/artículo). La reducción significativa del tiempo y los recursos deberá mejorar la capacidad de controlar la calidad y la confiabilidad de los productos, con los beneficios medioambientales asociados.

Disminución de material a utilizar

En la búsqueda constante de la mejora del desempeño de los productos, se ha originado una alta demanda de materiales de alto rendimiento y productos más complejos. Presentándose los materiales compuestos que requieren menos material para un desempeño dado y tienen el potencial de funcionar mejor, disminuyendo la cantidad final de material empleado.

Mejora en la identificación y clasificación

La gran variedad de plásticos y su diversidad de características hacen que el proceso de clasificación del plástico sea muy complejo e ineficiente, lo que resulta en grandes pérdidas de valor del material. La identificación de diferentes tipos de polímeros entre los desechos plásticos no es lo suficientemente eficiente debido a la variedad de colores, propiedades y formas. Los materiales multicapa, y los plásticos de color presentan mayor grado de dificultad para su identificación y  clasificación.

Mejora en los métodos de separación

Los materiales que presentan un mayor grado de dificultad para lograr una separación eficiente, son los materiales compuestos, así como las estructuras plásticas multicapas, debido a las características de cada uno de los componentes. Lo que demanda el desarrollo de tecnologías que facilite la separación de estos materiales multicapa en flujo de mono-materiales, reduciendo con ello la huella de carbono  y  su impacto ambiental.  

Aumento en la reciclabilidad

Uno de los grandes retos en el campo del reciclado de plásticos, tanto en los aspectos técnicos como de carácter ambiental, se direcciona de manera notable a las películas multicapa, a los residuos de equipos eléctricos y electrónicos así como a los envases o contenedores de agroquímicos, por la dificultad que implica su separación. Por lo que una alternativa es el desarrollo de mezclas compatibles. Por lo que las áreas de oportunidad o de mejora se presentan en el desarrollo de agentes compatibilizantes que ofrezcan mayor rango mezclas compatibles de polímeros de productos multicomponentes.

Promoción de la biodegradabilidad

Los polímeros biodegradables que aún se encuentran en una etapa de introducción y aceptación comercial,  pueden ser producidos a partir tanto de fuentes fósiles como biológicas. Las películas compostables pueden, por ejemplo, tener una vida útil de entre 1 a 3 años con propiedades mecánicas semejantes a las de películas no compostables y pueden ser obtenidas mediante extrusión. Al final de su vida, se pueden usar para abono doméstico, logrando un alto porcentaje de desintegración en menor tiempo que los polímeros convencionales, siempre y cuando se sometan al proceso de degradación bajo las condiciones adecuadas de humedad, temperatura, ambiente microbiano, etc.

Diseño del producto

En este punto se busca mejorar la circularidad del material en forma global.

Desmantelamiento

Se deberá integrar los criterios ambientales en el diseño del producto para minimizar el uso del material. Diseñe piezas considerando el peso y la optimización de materiales múltiples (use el material correcto en el lugar correcto y optimice su forma para limitar el peso, etc.) La falta de consideraciones de desmantelamiento en la etapa de diseño da como resultado que los materiales duraderos se descarten antes de alcanzar su óptimo final de vida.

Disminución de material a utilizar

Deberán diseñarse piezas considerando el peso y la optimización de multi-materiales (use el material correcto en el lugar correcto y optimice su forma para limitar el peso, maximizar la resistencia, etc.). Integrar criterios ambientales en el diseño de los empaques para minimizar la cantidad de material a utilizar, es decir promover el uso de mono-materiales que cumplan o mejoren la misma funcionalidad.

Diseño para la reutilización

Generalmente los factores de diseño considerados en la creación de todo producto son el desempeño, la seguridad y el costo sin llegar a considerar el uso y la reutilización del material. En muchos casos, la vida útil de los plásticos utilizados es mayor que la vida útil de la aplicación para la que se utilizan. Por lo que se requiere integrar criterios ambientales en el diseño de materiales para tener en cuenta su reutilización. La mejora de la durabilidad del material es crucial para una vida útil más larga.

Diseño de materiales biobasados

Los lotes de materias primas de base biológica generalmente varían con respecto a sus propiedades químicas y físicas, influyendo en los parámetros del proceso y las características finales del polímero, repercutiendo en la aplicación, la vida útil y el reciclaje. Por lo tanto, dichas variaciones deben tenerse en cuenta durante las etapas de polimerización y procesamiento (extrusión, inyección, etc.).

Circularidad mediante la aplicación del reciclado

Pretratamiento plásticos residuales.	Desmantelamiento.
Clasificación y separación.	Disminución del material a utilizar.
Reciclado.	Reciclado mecánico. Reciclado químico. Reciclado térmico. Reciclado de compuestos.
Post- Procesado.

Pretratamiento de plásticos residuales

Un problema típico presente durante el reciclado de los plásticos de la presencia de contaminantes. Estos contaminantes pueden afectar significativamente la calidad de la producción de reciclaje y no son fácilmente removibles. Además, pueden transmitir a los plásticos olores notables que no modifican sus propiedades físicas o químicas, pero pueden hacer que los materiales reciclados no sean aptos para algunos usos específicos. Por ello se promueve el desarrollo de tecnologías que logren la extracción de contaminantes orgánicos no volátiles.

Clasificación y separación

La composición de la corriente residual de artículos plásticos, comprende una gama muy variada de artículos y tipos de resinas, desde artículos rígidos hasta flexibles, con aditivos simples hasta aditivos complejos, etc. Actualmente un componente adicional son los nanomateriales y los bioplásticos, que desde el punto de vista de funcionalidad de la reciclabilidad de los materiales, agrega un componente más complejo que genera un impacto negativo en el medio ambiente  

Reciclado

Considerando el hipotético caso, de que pudiéramos contar con el último avance tecnológico en los métodos de selección y clasificación súper precisos, en los procesos de reciclado mecánicos convencionales, los plásticos recuperados presentes siempre consistirán en una mezcla de diferentes grados de polímeros. Lo que lleva a considerar diversos requerimientos de mejora encaminados a:

• El reaprovechamiento de polímeros entrecruzados.
• El diseño de equipos que eviten la degradación térmica, durante el reprocesamiento.
• La adecuación de los procesos de extrusión reactiva que mejore la adhesión de la fibra recuperada en la matriz polimérica.
• El desarrollo de catalizadores adecuados para aumentar la velocidad de reacción, la estabilidad y la facilidad durante el reciclado químico.

Referencias:                                                                                                                     

Report of European Technology Platform for Sustainable Chemistry. Report of Ellen MacArthur Foundation