Reciclaje de plásticos de uso agrícola

La gran diversidad de materiales plásticos encuentra una importante participación en los productos de consumo y abarca la totalidad de los sectores  de mercado.

Según las tendencias observadas en los últimos años, se destacan por su mayor participación los sectores de empaque y embalaje, eléctrico y electrónico, electrodomésticos y construcción; automotriz, y agrícola, entre otros, como se puede apreciar en la figura 1, de segmentación por mercado en México.

Por lo que considerando los altos volúmenes de plásticos generados, se desprende de ahí la importancia de analizar la etapa de tratamiento de los materiales plásticos residuales, contemplando para ello el reciclado como una medida alternativa para minimizar el impacto ambiental.  

En el presente número, nos enfocaremos al reciclado de los plásticos con aplicaciones en la agricultura.

El uso de los plásticos ha crecido rápidamente en el sector agrícola gracias al aumento en la producción y reducción de los costos. Los diversos artículos empleados en la agricultura son hechos de diferentes plásticos como, polietileno de baja densidad (LDPE), principalmente utilizado en película para invernadero y acolchado, estructuras que le aportan al cultivo protección contra condiciones ambientales e insectos y plagas; polietileno de alta densidad (HDPE), en envases para plaguicidas y pesticidas así como en contenedores para viveros o cintilla para riego; polipropileno (PP) en contenedores para viveros o cubiertas flotantes y poliestireno en charolas para vivero etc.

Frente a las grandes cantidades de residuos plásticos, las prácticas comunes de disposición realizadas por los agricultores han consistido en enterrarlos  con lo cual se compromete la calidad de los mantos acuíferos, o bien quemarlos a cielo abierto con la consecuente emisión de altos niveles de gases contaminantes.

Por lo que el reciclado de plásticos agrícolas se presenta como una técnica de bajo impacto ambiental ya que no produce sustancia toxicas que se pueden generar durante otros métodos de disposición como la incineración, además de presentar ventajas desde el punto de vista técnico y económico.  

En el reciclado, la calidad de los plásticos recuperados es determinada principalmente por la cantidad de contaminantes presentes, como tierra, grasa, vegetación,  humedad y otros tipos de plásticos que puede llegar hasta un 40% en peso, así para los plásticos agrícolas la contaminación es uno de los problemas más importantes y frecuentemente encontrados que puede reducir la aceptación y condicionar el re-procesamiento de estos materiales.

Los dos tipos de contaminantes críticos en plásticos agrícolas son:

• La presencia de agroquímicos residuales, tanto en películas como envases, que implica una etapa de prelavado y lavado intensivo para eliminar o minimizar el contenido de estos, condicionando también su aplicación final.
• La degradación por la luz ultravioleta. Las películas de invernadero son sometidas a un proceso de degradación en dos etapas diferentes de su ciclo de vida.

La primera etapa es durante su aplicación en campo (en la etapa de desarrollo del cultivo), donde recibe el efecto combinado tanto de la temperatura, el oxígeno y la radiación solar, se ve afectado por un daño considerable en la estructura química y por consecuencia en las propiedades óptica y mecánicas de la película plástica.

La segunda etapa es durante el reprocesamiento en fundido del material previamente limpio, para la obtención de material peletizado, que al igual que durante su aplicación  combina los efectos degradantes de la temperatura y los esfuerzos mecánicos generados durante la extrusión. Por lo que el valor técnico y económico del producto terminado (pellet, película o tubería) disminuirá ya que tendrá pérdida en sus propiedades ópticas y mecánicas.

Por los problemas presentes en este tipo de residuos plásticos se contemplan las siguientes etapas de un proceso de reciclado:

1. Etapa de pretratamiento y separación

El alto contenido de polvos y sólidos (principalmente tierra) se remueve mediante el uso de una criba-tambor rotatoria, y enseguida se separan manualmente los restos de madera, papel y  fibras  presentes. Posteriormente, se procede a clasificar los plásticos principalmente en 4 tipos LDPE, PP, HDPE y PS que son los  más utilizados en aplicaciones agrícolas.         

2. Etapa de molienda en húmedo

Por la procedencia de la aplicación previa de los plásticos agrícolas, la presencia de tierra y otros  materiales extraños imparte una consideración especial, por lo que durante la etapa de molienda, no es conveniente realizar un corte del material en seco, ya que un sobrecalentamiento de las cuchillas puede fundir el plástico y aglomerar los contaminantes presente; así pues se recomienda realizar la reducción de tamaño en fase húmeda, tratando de evitar con ello el desgaste o la ruptura de las cuchillas de equipos granuladores y a su vez proporcionando una mayor duración de las cuchillas y mallas internas. 

3. Etapa de lavado y secado

Partiendo de que las películas o diversos artículos plásticos de uso agrícola tienen una alta probabilidad de estar impregnados o contaminados por agroquímicos, el material molido requiere de un triple ciclo de lavado con agua, seguido de un secado centrifugo en cada etapa. El efluente de los lavados después de haber sido decantado del lodo sólido, y ser debidamente neutralizada y tratada químicamente, es generalmente enviada  a los tanques de lavado para ser reutilizada.

Posteriormente el material molido, debe hacerse pasar a través de un secador de aire caliente, minimizando con ello la presencia de humedad que pueda dificultar las etapas de procesamiento posteriores.  

4. Etapa de peletizado

La hojuela previamente lavada, seca es posteriormente peletizada mediante extrusión. Esto con la finalidad de homogenizar el tamaño de pellet, y principalmente tratar de minimizar la variabilidad de viscosidad de los diferentes lotes de materiales mezclados.

Así, el plástico fundido es filtrado en una sección previa al cabezal del extrusor para eliminar cualquier material extraño que no fue eliminado en las etapas previas de separación y lavado, permitiendo con ello la obtención de pellets como producto terminado.

Por las características de aplicación a que son sometidos los plásticos agrícolas, es decir una alta exposición solar y un alto contenido de materiales extraños o contaminantes, la calidad esperada del material peletizado generalmente no logra cumplir con los requerimientos demandados para los procesos tales como extrusión soplado de película o de envase, termoformado o moldeo por inyección.

Por lo que se recomienda la preparación previa de mezclas con resina virgen o bien el uso de aditivos como anti-oxidantes, estabilizadores uv, etc, mediante el proceso de extrusión, para la mejora de algunas de las propiedades del producto final reciclado.    

Por lo anteriormente discutido, el reciclado de los plásticos agrícolas, presenta un grado de complejidad atribuido principalmente al grado de degradación dependiente principalmente del período tiempo de exposición solar, durante la aplicación de la película en las estructuras de  acolchado o invernadero o bien del grado de contaminación residual de agroquímicos o residuos sólidos en recuperados de contenedores, macetas o charolas; por lo que el aprovechamiento eficiente de estos materiales recuperados  dependerá de las etapas previas de separación, lavado y peletizado, así como de la preparación o reformulación de las mezclas de material reciclado con material virgen o la adición de aditivos para la mejora de las propiedades de los materiales recuperados.  

Sobre los autores

MC. Adrián Méndez Prieto, Ing. Rodrigo Cedillo García, MC. María Concepción González C. Agradecimientos: Ing. Sergio Zertuche. y al Lic. Hugo Felipe Jiménez de la Rosa Zúñiga. Contacto: *MC. Adrián Méndez Prieto. Centro de Investigación en Química Aplicada Dpto. Procesos de Transformación de Plásticos Blvd. Enrique Reyna H. 140 Saltillo, Coahuila. México. CP 25294 Tel. +52 844 438 98 30 Ext. 1312 adrián.méndez@ciqa.edu.mx