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Incorporación de plásticos reciclados a materiales de envase
25/01/2021CATEGORíA: general MARCA: ITENE
La generación de residuos plásticos en la Unión Europea ha ascendido hasta 29,1 millones de toneladas, de los cuales 17,8 corresponden a residuos de envases y embalajes, con una tasa de reciclado del 42%, teniendo por tanto un amplio margen de mejora. El resto se valoriza mediante recuperación energética (39,5%) o termina siendo desechado en el vertedero (18,5%), según datos de PlasticsEurope publicados en su informe Plastics - the Facts 2019.
César Aliaga y Alejandro Guillem - ITENE
Durante los últimos años se ha lanzado una batería de documentos legales que tienen como objetivo compatibilizar o disminuir el impacto del uso de plásticos, fundamental para multitud de aplicaciones, con la protección al medio ambiente. En 2015 se publica el Plan de Acción para la Economía Circular, el cual plantea como objetivo reciclar el 70% de los envases para 2030. Seguidamente se publicó la Estrategia Europea de Plásticos que marcó como objetivo que todos los envases de plástico sean reutilizables o reciclables (mecánica y/o orgánicamente) en 2030.
Además, la Comisión Europea, en la Estrategia Europea para Plásticos publicada en 2018, ha decidido dar prioridad a la incorporación de material reciclado a los productos de plástico, no solo de envases sino también de vehículos y materiales de construcción. En concreto, como caso específico, en la Directiva 2019/904 de Reducción impacto de ciertos productos plásticos se establece que las botellas de bebida de plástico PET (tereftalato de polietileno) deben contar con un 25% de material reciclado en 2025. Además, en 2030 este porcentaje debe subir al 30% y no únicamente en las botellas de PET sino en las botellas de bebidas de cualquier material.
Situación actual del reciclado
Actualmente, para la incorporación de plásticos reciclados a materiales de envase se plantean procesos mecánicos o químicos (Figura 1), destacando el mecánico al ser más sencillo y rentable económicamente.
Figura 1. Mapa general del reciclado (adaptado de “Accelerating Circular Supply Chains for Plastics – Closed Loop Partners).
Reciclado mecánico
Consiste generalmente en triturar los residuos plásticos, lavarlos y separar los contaminantes o impurezas presentes para posteriormente introducirlos en una extrusora para fabricar granza reciclada, la cual se transformará en nuevos envases. Este proceso puede verse limitado por la presencia de contaminantes o estructuras multicapa, la degradación de los materiales como consecuencia del propio reciclado y su uso o la falta de homogeneidad.
Para su mejora se emplean principalmente diferentes estrategias basadas en compatibilización, restabilización, mezcla con material virgen y/o adición de refuerzos mediante extrusión. Sin embargo, si los plásticos están muy contaminados o degradados, su reciclado puede no ser viable a nivel técnico y/o económico, requiriéndose de otros procesos como el reciclado químico.
Reciclado químico
Se plantea como una solución innovadora complementaria al reciclado mecánico, al centrarse en el tratamiento de residuos más complejos como materiales multicapa, contaminados e incluso altamente degradados, abarcando aplicaciones de mayor valor añadido.
Consiste en la purificación y/o despolimerización del polímero para obtener los monómeros, productos químicos y/u otros compuestos intermedios. A partir de estos compuestos es posible obtener, entre otros, nuevos plásticos de mayor pureza y calidad apta para envase alimentario.
Actualmente, se emplea principalmente en el tratamiento de PET para la producción de nuevos envases. Otros materiales como las poliolefinas pueden reciclarse químicamente mediante tratamientos térmicos, principalmente pirólisis, aunque existen otras alternativas más incipientes como el hidrocraqueo. Mediante estos procesos térmicos se obtienen productos de refinería principalmente, aunque hay un gran interés en obtener nuevas poliolefinas aptas para contacto alimentario. Sin embargo, el bajo coste de otras fuentes de suministro no renovables con las que competiría podría llegar a dificultar su rentabilidad.
La mayoría de procesos de reciclado químico se encuentran en fase piloto y demostración. Para potenciarlos, se requiere del desarrollo de tecnologías más eficientes y económicas, así como de una mayor colaboración entre las empresas de la cadena de valor.
Plásticos para contacto alimentario
En el caso de plásticos sometidos a reciclado mecánico, se requiere de procesos de descontaminación autorizados por la Autoridad de Seguridad Alimentaria competente, así como de su evaluación mediante ensayos de migración según el Reglamento 282/2008 para su empleo en envase alimentario. Actualmente, la gran mayoría de procesos de descontaminación hacen referencia al PET debido a su baja difusividad e inercia química. Muy pocos procesos tratan poliolefinas debido fundamentalmente a su deficiente barrera funcional y mayor migración de contaminantes, presentándose como un desafío para los próximos años.
En el caso de plásticos sometidos a reciclado químico, al obtenerse monómeros y compuestos de partida, es posible obtener nuevos plásticos con propiedades similares a los vírgenes y, en este caso, su aptitud para uso en envase alimentario se rige mediante el Reglamento 10/2011.
Nuevas tecnologías
Dadas las limitaciones de los procesos de reciclado, se requiere de nuevas tecnologías para su mejora y poder abarcar aplicaciones de mayor valor añadido.
· Extrusión reactiva: Mejora de propiedades
Proceso continuo que consiste en emplear una extrusora como reactor químico para la funcionalización, compatibilización o polimerización de plásticos sometidos a reciclado mecánico o químico. Sin embargo, es un proceso complejo que requiere un estudio profundo de la cinética de la reacción, lo que limita actualmente su implementación industrial.
Entre los procesos más empleados actualmente destaca el alargamiento de cadena de polímeros como PET o la compatibilización reactiva de polímeros inmiscibles como PET/PE o PET/PP.
· Extrusión con fluidos supercríticos: Eliminación de contaminantes
Un fluido supercrítico se define como una sustancia con viscosidad similar a la de un gas y densidad similar a la de un líquido, lo que le confiere una mayor capacidad de solubilización que los disolventes orgánicos convencionales. Al incorporarse al reciclado mecánico de poliolefinas principalmente, permite disolver gran parte de los contaminantes, reduciendo etapas de lavado y posibles degradaciones. Sin embargo, su capacidad de limpieza es limitada, así como su aplicación en envase alimentario.
El fluido supercrítico más empleado es el dióxido de carbono al no ser tóxico, ni inflamable, químicamente inerte, barato y con condiciones supercríticas fácilmente alcanzables.
· Deslaminado: Separación de capas
Pretratamiento complementario al reciclado mecánico o incluso químico que consiste en la separación efectiva de las capas que componen una estructura multicapa. Para ello, se define una capa objetivo sobre la que se actuará de manera específica mediante (1) disolución selectiva (en condiciones normales o supercríticas), o (2) despolimerización (capas compuestas por poliésteres o poliamidas).
Proyectos
Alineado con estos desarrollos, desde ITENE se está trabajando en los siguientes proyectos:
CEUS
El proyecto CEUS, coordinado por URBASER, se centra en la mejora del reciclado mecánico de plásticos de posconsumo (monocapa y multicapa) procedentes de envases para el sector textil, envase y logística. Con la colaboración de ITENE se está trabajando principalmente en:
· Deslaminado de multicapas mediante procesos físicos y/o químicos
· Mejora de la fluidez de polipropileno y poliestireno reciclado mediante extrusión reactiva
· Mejora de las propiedades organolépticas de polietileno reciclado mediante aditivación y/o extrusión con fluidos supercríticos
· Mejora de la procesabilidad y propiedades mecánicas y ópticas de PET reciclado (rPET) mediante aditivación y descontaminación para envase alimentario
En la Figura 2 se puede apreciar una mejora del 50% en el índice de amarilleamiento (indicador de degradación) de probetas inyectadas de rPET. De manera general, cuanto menor es este parámetro menor es la degradación y el amarilleamiento.
Figura 2. Mejora del índice de amarilleamiento de rPET.
Plasdecor
Investigación orientada a la selección de envases plásticos para su reciclado y descontaminación de poliolefinas recicladas para envase alimentario.
En el área de descontaminación, se han desarrollado procesos de eliminación de contaminantes. La capacidad de descontaminación se ha evaluado mediante varios disolventes. En concreto, diversas muestras de poliolefinas posconsumo con un elevado grado de contaminación (inicialmente se detectaron más de 50 contaminantes semivolátiles) se han puesto en contacto con disolventes, alcanzando rendimientos de eliminación superiores al 90% para los contaminantes analizados. En la Figura 3 se puede observar el grado de descontaminación alcanzado tras los diferentes procesos desarrollados:
Figura 3. Nº de contaminantes semivolátiles identificados tras los procesos de descontaminación.
Cabe destacar que iniciativas como Plasdecor o CEUS son fundamentales para lograr un aumento de la tasa actual de reciclado de los envases plásticos hasta alcanzar el 55% establecido por Directiva Europea 2018/852 para 2030.
Conclusiones
El plástico presenta una elevada versatilidad, lo que ha favorecido que se convierta en un material ampliamente utilizado en el campo del envase y embalaje. En paralelo, la creciente conciencia ambiental está favoreciendo un aumento en la sostenibilidad de estos materiales y en su reciclado final. En esta línea, se está trabajando en la mejora de la calidad de los materiales reciclados con el objetivo de utilizarlos en aplicaciones de valor añadido, incluida la alimentación. En todo ello está participando ITENE con el objetivo de conseguir procesos de reciclado más efectivos y eficientes, así como materiales reciclados con mayor aplicabilidad industrial.
Más información en https://www.itene.com/