Introducción al reciclado de plásticos: métodos y tecnologías

Entre las alternativas ecológicas para minimizar los problemas ambientales causados por la acumulación de materiales plásticos residuales, se utiliza el proceso de reciclado de polímeros.

Si definiéramos el reciclado de materiales plásticos como el proceso en que los materiales y artículos plásticos se recuperan y tratan con el propósito de conseguir algún beneficio o producto adicional, podríamos plantear que existen diversos métodos de recuperación y reciclaje entre los cuales cada uno ofrece un conjunto de ventajas y beneficios particulares para cada tipo de resina, requerimiento o aplicación final.

Reciclado primario de plásticos

Proceso también conocido como re-extrusión, que consiste de la re-introducción de piezas o residuos plásticos grado industrial de un solo tipo de plástico al ciclo de extrusión, en la misma línea de producción, para la obtención de productos con la misma aplicación a la que estaba inicialmente destinado el material virgen.

Se aplica, generalmente, a los residuos industriales (recortes, rebabas, etc.) sin contaminar, con otros plásticos o bien lotes defectuosos que normalmente están poco afectados por la degradación térmica ocurrida durante el procedimiento.

Es un proceso de reciclado de circuito cerrado. Normalmente la recuperación se lleva a cabo mediante mezclas con resina virgen en diversas proporciones, con el objetivo de que la pérdida de propiedades sea menos drástica.

Entre los principales problemas técnicos encontrados en esta categoría de reprocesamiento se encuentran: 

• Degradación de los materiales debido al procesado repetitivo, que resulta en la pérdida de propiedades tales como procesabilidad apariencia, características mecánicas y químicas.
• Contaminación de los materiales a reprocesar, con otros lásticos diferentes o bien con otro tipo de contaminantes, (papel, metal, tierra vidrio, etc.)
• Manejo de materiales residuales da baja densidad como película y espumas.

Reciclado secundario de plásticos

Es el procedimiento en el cual materiales como residuos plásticos de baja calidad y que no son adecuados para ser procesado directamente, son reprocesados con el fin de obtener productos terminados o materiales con características de desempeño menores a los del material original.

Proceso también conocido como, reciclado mecánico que consiste en la recuperación de plástico residual, el cuál generalmente son materiales fuera de especificaciones técnicas, mezclas de diferentes plásticos o con un cierto grado de contaminación.

Antes de ser reprocesados mediante uno o la combinación de dos o más procesos de transformación convencionales (extrusión, inyección, termoformado, etc.), en pellets o productos con mínima pérdida de propiedades con características de desempeño equivalente a los productos originales obtenidos a partir de materia virgen; se requiere someterlos a una etapa previa de separación, clasificación, lavado y secado que permita mejorar la calidad de dichos materiales.

La reducción en el peso molecular o la pérdida en la viscosidad del material, principal problema presente, durante el reciclado mecánico (tanto primario como secundario), es debido al rompimiento de la cadena que toma lugar tanto por la presencia de humedad, como por la presencia de contaminantes
o bien como una consecuencia del reciclado múltiple o historia térmica del material, teniendo como resultado una reducción de propiedades mecánicas.

También es importante resaltar y tener en cuenta durante el reciclado secundario es la incompatibilidad entre diferentes polímeros, que se ve reflejado en las propiedades mecánicas inferiores de sus
mezclas al compararlas con el los materiales puros.

Las principales causas de dicha reducción en PM. se pueden tratar de contrarrestar mediante la separación eficiente de materiales diferentes, el secado adecuado del material o bien el uso de diversos
aditivos estabilizadores o antioxidantes. Factores importantes a tener en cuenta durante el reciclado secundario:

• Composición de los materiales (diferencia entre puntos de fusión de componentes);
• Grado de pureza (la presencia de contaminantes puede tener efecto negativo durante el reciclado).
• Disponibilidad y costo tanto de materiales recuperados como de la implementación de procesos técnicos de reciclado.

Reciclado terciario

En este proceso materiales plásticos sólidos son convertidos mediante el uso de calor o descomposición térmica en altas temperaturas y/o la descomposición química, (ver figura 4) en moléculas o compuestos más pequeños de bajo peso molecular. Estas sustancias químicas o combustibles, usualmente líquidos o gases, y en algunas ocasiones sólidos o ceras, son utilizadas para la producción de petroquímicos y plásticos.

1. Reciclado Químico o Quimiólisis

Consiste en la descomposición química de plásticos residuales homogéneos, en sus componentes básicos o monómeros, utilizando agentes químicos como catalizadores para completar la depolimerización de los materiales que pueden de nuevo ser polimerizados. Incluye procesos tales como:

• Hidrólisis, proceso que lleva a la recuperación directa de los monómeros de partida mediante el uso de un exceso de agua que promueve el rompimiento de los puntos de enlace de las cadenas de los materiales originales. Polímeros de condensación como el nylon, poliéster, policarbonato, poliuretano son susceptibles a hidrolizar.
• Alcohólisis, reacción de descomposición química que resulta de la interacción de un compuesto plástico con un alcohol, como es el caso de la degradación química del poliuretano.
• Glicolisis, es la degradación de polímeros en presencia de glicol, tal como etilen glicol o dietilen glicol. Es uno de los métodos con mayor estudio para el reciclado químico del PET.
• Metanólisis, es la depolimerización o degradación de polímeros en presencia de metanol, en sus componentes originales, etilen glicol y dimetil tereftalato que pueden ser nuevamente utilizados para obtener PET virgen

2. Reciclado Térmico o Termólisis

Consiste en la descomposición a alta temperatura de los residuos plásticos, donde los componentes orgánicos son convertidos hasta romper los enlaces de la cadena polimérica, e productos de refinería de alta calidad como aceite crudo o gas. Una de sus ventajas es la posibilidad de tratar plásticos heterogéneos y contaminados que no permiten pretratamiento previo. Como se muestra en la fig.4 el tratamiento térmico se subdivide principalmente en dos categorías: Gasificación Parcial y Craqueo.

• Gasificación parcial. La combustión directa de residuos poliméricos, que tiene un buen poder calorífico, puede ser perjudicial para el medio ambiente debido a la producción de sustancias nocivas tales como óxidos de azufre y dioxinas. Sin embargo, la oxidación parcial (usando oxígeno y/o vapor) podría generar una mezcla de hidrocarburos y gas de síntesis (CO y H2), dependiendo la cantidad y calidad del tipo de polímero utilizado.
• Craqueo térmico o pirólisis. Involucra la degradación del material plástico por calentamiento en la ausencia de oxígeno, en un rango de temperatura entre 500 a 800°C con la formación resultante de carbón y una fracción volátil que puede separarse en aceite y un gas no condensable de alto valor calorífico.

Reciclado cuaternario o incineración

Aunque convencionalmente este proceso no es totalmente aceptado como un proceso de reciclado, ya que no hay una etapa de recirculación o recuperación de material como tal, si contempla la recuperación de energía.

La incineración se define como el proceso de reducción de los residuos plásticos combustibles a productos inertes, mediante una rápida oxidación y la combustión controlada a altas temperaturas, para la generación de calor y/o electricidad, con el consecuente desprendimiento de gases y residuos no combustibles o cenizas. El esquema general de proceso de incineración se puede apreciar en la fig. 4

Método especialmente utilizado para el procesamiento de materiales residuales mezclados o muy contaminados, así como aquellos materiales muy degradados por una alta exposición solar, que no pueden ser fácil o económicamente reciclado por alguna otra técnica de reciclado. Los plásticos residuales son utilizados como combustibles con alto poder energético para procesos de alta temperatura, ya que el valor calorífico de los polímeros es generalmente mayor al del carbón y otros materiales combustibles, como se puede apreciar en la tabla 1.

Presenta entre sus ventajas:

• Reducción del 90% en peso de los residuos y la posibilidad de tratar diversas clases de residuos.
• Eliminación de materiales compuestos y laminados, así también de empaques con residuos peligrosos y aquellos contaminados con tierra o metales pesados.

Mientras que por otro lado entre sus desventajas se encuentra:

• Generación de gases tóxicos derivados de la combustión de polímeros y aditivos.

Ácido clorhídrico derivado del PVC
Ácido cianhídrico derivado de poliuretano

En el presente artículo hemos tratado de condensar de manera breve la diversidad de tecnologías de reciclado que permiten dar un tratamiento tecnológico tanto a los residuos plásticos del tipo industrial como de postconsumo, lo que permite disminuir plásticos de “una sola vida”, con la consecuente reducción del impacto ambiental de dichos materiales.

Actualmente en México las tecnologías de reciclado mayormente utilizadas son las de reciclado mecánico es decir, primario y secundario. En artículos futuros dentro de la presente columna, trataremos cada categoría de reciclado con mayor detalle.