Estrategias para minimizar la contaminación en el reciclaje de plásticos

Además de contemplarse como una alternativa para la reducción del impacto ambiental que ocasionan los residuos plásticos, el proceso de reciclado se plantea como una opción económicamente viable, por lo que los materiales plásticos reciclados deben ser técnicamente competitivos frente a la resina virgen, que es el punto de referencia y de comparación para la evaluación de la calidad del material reciclado obtenido.

Contaminación en el reciclado de plásticos: clasificación

Por ello, para poder competir con la resina virgen, los requerimientos técnicos de procesabilidad para los diversos materiales plásticos implican a los recicladores un alto grado de pureza libre de problemas de contaminación, lo que resulta aún más crítico en aplicaciones de contenedores que estarán en contacto con alimentos.

La contaminación en el reciclado de plásticos es un tema muy amplio que abarca una gran diversidad de manifestaciones, por lo que para fines de facilitar su comprensión, se presenta la siguiente clasificación.

Contaminación por otros materiales plásticos

Hoy día es común encontrar en una misma aplicación diferentes clases de resinas.  Por ejemplo, en el mercado de productos de limpieza e higiene personal, los envases plásticos tienen componentes de diversos materiales, como polipropileno (PP), polietileno de alta densidad (PEAD), PVC y PET, principalmente, lo cual genera gran confusión durante la etapa de molienda y en la separación previa.

Entre los principales problemas encontrados, se tiene la diferente estructura química entre los materiales así como comportamientos de flujo del plástico fundido, muy distintos entre sí, que llevan a enfatizar con gran impacto la heterogeneidad e incompatibilidad entre los diferentes materiales.

En la (Fig.1), se muestra una probeta obtenida por moldeo por inyección, utilizada para evaluar la dispersión de pigmentos, donde se permite apreciar la acción contaminante del ABS (material blanco) en PEAD o HDPE (material verde) y a su vez la incompatibilidad entre ambos materiales.

PET y PVC

Una de sus aplicaciones es la fabricación de envases para champú, con la característica común de que ambos son transparentes, por lo que con frecuencia se contaminan mutuamente. Presentan dificultad para ser separados por métodos convencionales de flotación, debido a la densidad muy similar entre ambos (1.30– 1.35grms/cm3).

Si el PET es contaminado con PVC, aun en bajas concentraciones, el PVC se degrada a la temperatura de procesado del PET (alrededor de 260-280°C), formando ácidos que rompen la estructura química y física del PET, y generan un cambio progresivo de color desde amarillo en una etapa inicial  hasta color café en un grado intenso de degradación, con un comportamiento quebradizo del PET. Cantidades mínimas de 100 ppm de PVC originan en el PET decoloración durante la fase de secado y la generación de manchas negras durante la extrusión.

PET y PEAD

Por los elevados volúmenes de consumo de ambos en su aplicación para envases, aumenta la probabilidad de mezcla. Estos dos plásticos son incompatibles en estado fundido, permaneciendo como fases separadas una vez que han solidificado. Los dominios de PEAD contaminante son visualmente defectuosos y pueden causar zonas mecánicamente frágiles y fallas en el PET; mientras que como el PET no funde a las temperaturas del PEAD, puede obstruir los canales y el orificio de inyección.

PP y PEAD

El polipropileno es frecuentemente utilizado en la fabricación de tapas y cierres para envases de PEAD, con aplicaciones en detergentes, blanqueadores y champú. El PP y PEAD son inseparables por métodos físicos, debido a su gravedad específica muy similar. Durante el fundido de ambos plásticos se presenta un problema de incompatibilidad, que se ve reflejado tanto en fragmentos sin fundir en perfiles de PEAD, como en envases obtenidos por extrusión soplado de PEAD, que presentan deformaciones. 

En la figura 2, se muestra un envase fabricado con resina de PEAD grado soplado para champú, cuya tapa es moldeada por inyección de PP. Aunque ambos materiales pertenecen a la familia de las poliolefinas (PEAD, PEBD o LDPE, PELBD o LLDPE, PP, EVA) tienen comportamientos y características muy distintas.

Por diseños comerciales, tanto el envase como la tapa son de color blanco. Sin embargo, para fines de la presente publicación la tapa, de PP, se coloreó con pintura indeleble para identificar visualmente, ya triturados, ambos componentes. 

Contaminación durante el procesamiento de plásticos

Contaminación por metales

Durante el procesamiento de los materiales plásticos, puede ocasionarse la contaminación por la presencia de fragmentos o rebabas de metal, originados por causas propias de la operación de equipos como extrusores, molinos o adaptadores de aluminio; mismos que pueden llegar a rayar el barril del extrusor o a bloquear la boquillas en las máquinas de inyección, además de producir productos extruidos o moldeados por inyección con defectos.

Contaminación por polímeros degradados

Frecuentemente, durante el procesamiento, tanto de resina virgen como en el reciclado de PEAD, pueden encontrarse manchas o rayas negras en la superficie, como una manifestación de un material parcialmente oxidado o degradado que ha sido carbonizado, al quedar atrapado en superficies rugosas o cavidades entre la pared del barril y la superficie del husillo, o en los dados-cabezales de equipos de extrusión-soplado, por un tiempo de residencia prolongado, con la consecuente generación de defectos en el producto terminado.

Asimismo, contaminantes presentes en los plásticos tales como, triturados o remolidos sucios, materiales extraños y de diferente color así como aquellos materiales con una temperatura de fusión más baja, también son causas de manchas negras. Frecuentemente, tal contaminación puede también aparecer de color amarillo, café o ámbar, dependiendo de la extensión de la degradación.

Contaminación por geles

Los geles (comúnmente llamados ojos de pescado), con forma de elipse alargada, son una evidencia de la presencia de problemas de calidad tanto en película transparente como en piezas de un espesor menor de 0,005 pulg. Los geles son principalmente defectos visuales, que reflejan y transmiten luz de manera diferente del resto del material, provocados por diferentes causas: pequeñas trazas de materiales de alto peso molecular, materiales entrecruzados causados por sobrecalentamiento, partículas finas de material remolido, residuos de catalizadores y contaminantes orgánicos o inorgánicos, que reflejan y transmiten luz de manera diferente del resto del material.

En la (Fig. 3) se aprecia un sistema de extrusión de película soplada en el cual durante la obtención de película de PEBD, se logró apreciar la presencia de geles en algunas regiones de la película.

En la fabricación de envases de PEAD (usados para contener lácteos) o en el procesado de película, durante la extrusión, al ser fundido el material en la etapa de reprocesamiento térmico, puede presentar un entrecruzamiento, que puede actuar como una concentración de esfuerzos en el procesado de película y presentar burbujas en botes a partir de PEAD reciclado.

Contaminación por humedad

El agua o la humedad son contaminantes que inducen al rompimiento hidrolítico de cadena, por lo que los materiales deberán estar rigurosamente secos antes de ser reprocesados. En el caso de una resina higroscópica, como es el caso del PET, el secado de las hojuelas reprocesadas se realiza a temperaturas de 160-180°C para bajar el contenido de humedad a 50 ppm, lo cuál es necesario para un procesado por moldeo inyección-soplado adecuado para preformas y envases de PET, con el fin de evitar una reducción del peso molecular.

Por la gran diversidad de fuentes contaminantes, la gama de efectos atribuidos al problema de contaminación puede ser:

• Variación de color
• Baja calidad estética del producto                                                     
• Olores indeseables y formación de humos
• Taponamientos de boquillas de inyección
• Plastificación y baja resistencia al impacto  

Por lo tanto, los procesadores que trabajan con materiales reciclados deben establecer límites en la contaminación de sus materiales, cada vez más estrictos para sus productos, monitoreando una composición uniforme y una calidad consistente con la previa definición de materiales prohibidos y materiales tolerados.

Por lo anteriormente visto, se puede concluir que los dos principales factores que aglutinan el efecto de los parámetros de contaminación discutidos son tanto la heterogeneidad como la incompatibilidad de la naturaleza química de los materiales plásticos reciclados, lo que le imparte un carácter negativo resultante en un bajo valor agregado del producto reprocesado.