Reciclaje de plásticos

Materiales. Separación. Mezcla. Mecánico. Químico. Valorización energética. Degradación

  • Enviado por: Edgar
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 8 páginas

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ÍNDICE:

1) Reciclado Mecánico Pág. 3

1.1) Introducción Pág. 3

1.2) Mezcla de plásticos Pág. 3

1.3) Separación de plásticos Pág. 3

1.3.1) Técnica de flotación-hundimiento Pág. 4

1.3.2) Utilización de disolventes Pág. 4

1.3.3) Técnicas espectroscópicas Pág. 5

1.3.4) Técnicas electroestáticas Pág. 6

1.3.5) Utilización de marcadores químicos Pág. 6

1.3.6) Incorporación de códigos Pág. 6

2) Reciclado químico y valorización energética Pág. 7

2.1) Introducción Pág. 7

2.2) Reciclado Químico Pág. 7

2.2.1)Producción de fracciones hidrocarbonadas Pág. 7

2.2.1.1) Craqueo y pirólisis térmica Pág. 8

2.2.1.2) Hidrogenación Pág. 8

2.2.1.3) Transformaciones catalíticas Pág. 8

2.2.2)Gasificación Pág. 8

2.2.3)Reacciones de despolimerización Pág. 8

2.3)Valorización energética Pág. 9

2.3.1) Control de la incineración Pág. 9

3) Degradación de plásticos Pág. 11

3.1) Introducción Pág. 11

3.2) Fotodegradación Pág. 11

3.3) Biodegradación Pág. 11

BIBLIOGRAFÍA PÁG. 13

  • RECICLADO MECÁNICO:

  • 1.1)Introducción:

    El reciclado mecánico de los plásticos se considerará exclusivamente para aquellos productos procedentes del consumo, es decir, para aquellos que ya hayan tenido una primera utilización y no el de aquellos que son el resultado de una producción fallida o de restos de fabricación.

    El procedimiento que se sigue para reciclar mecánicamente plásticos consiste en trocear el material e introducirlo en una extrusora para fabricar granza reciclada y después transformarla.

    Los plásticos posconsumo a nivel mundial se reciclan en un porcentaje muy bajo, solamente el 2% del total frente a cifras superiores de otros materiales como el 29% del aluminio o el 60% del papel. Dos son las causas fundamentales de este hecho. La primera es que solamente se pueden reciclar mecánicamente los plásticos termoplásticos no así los termofijos o los elastómeros. Los polímeros entrecruzados, al no poder fluir es imposible darles nuevas formas y usos. Estos pueden ser nuevamente utilizados si se les tritura aplicándolos como materiales de relleno para carreteras, pistas deportivas o para preparar tierras de cultivo.

    En segundo lugar, un plástico que ha sido utilizado pierde en cierto grado sus propiedades bien debido a la degradación que haya podido sufrir durante su uso o bien por la presencia de sustancias ajenas de los productos que contuvo. Esta merma de propiedades hace que estos plásticos reciclados deban emplearse en la fabricación de productos diferentes a los del primer uso o en aplicaciones con menores exigencias.

    Además, el plástico usado puede ocasionar problemas durante su transformación y no dar la calidad esperada en el nuevo producto debido a la falta de homogeneidad existen entre los mismos residuos, ya que, aun tratándose del mismo tipo de plástico, pudo tener aplicaciones diferentes, como por ejemplo un polietileno procedente de un film de agricultura, de un envase de aceite o de una botella de leche.

    1.2) Mezcla de plásticos:

    Hay que hacer otra consideración previa al reciclado mecánico de los plásticos, y es la diferente naturaleza química que presentan. En los residuos de plásticos posconsumo se encuentran siempre mezclados los plásticos de diferente naturaleza.

    Por regla general la mezcla de plásticos diferentes, en el caso de que se puedan transformar conjuntamente dado que no todos presentan la misma estabilidad térmica, da lugar una mezcla heterogénea que no presenta buenas propiedades mecánicas para ser utilizado como material. Solamente en algunos casos las mezclas de polímeros dan lugar a una masa homogénea originando una sola fase continua, por ser los polímeros miscibles entre sí.

    1.3) Separación de plásticos:

    Separar cada plástico de los otros de diferente naturaleza que aparecen juntos en los RSU, es demasiado complicado y casi imposible ya que aparentemente todos son iguales como consecuencia de los aditivos y cargas que llevan incorporadas.

    Se han desarrollado varias técnicas de separación basadas en métodos físicos de diferente naturaleza. Unas ofrecen una respuesta más rápida que otras, pero en todos los casos de una gran fiabilidad. Estas técnicas pueden clasificarse como:

    1)Técnicas de flotación-hundimiento basadas en la diferencia de densidad.

    2)Utilización de disolventes.

    3)Técnicas espectroscópicas.

    4)Técnicas electroestáticas.

    5)Utilización de marcadores químicos.

    6)Marcado mecánico.

    1.3.1) TÉCNICA DE FLOTACIÓN HUNDIMIENTO.

    La densidad de los plásticos, presenta una diferencia que puede ser utilizada para separarlos por flotación en disolventes de diferente densidad.

    El procedimiento a seguir consiste en trocear la mezcla de plásticos de manera homogénea e introducirla en agua que incorpora una pequeña cantidad de detergente para conseguir que el agua moje al plástico. Así, quedan sobre nadando aquellos plásticos con densidad menor a la unidad, hundiéndose los que poseen una densidad mayor que uno.

    1.3.2) SEPARACIÓN BASADA EN LA UTILIZACIÓN DE DISOLVENTES.

    El procedimiento de separación basado en la aplicación de disolventes fue desarrollado por Seymour y Stahl en la Universidad de Houston representado en la figura 13.6 para una mezcla de PE, PS, PVAC.

    El procedimiento consiste en disolver la mezcla de plásticos en tolueno a temperatura ambiente. En este disolvente no se disuelven el PE ni el PVC, por lo que se separan por filtración.

    1.3.3) UTILIZACIÓN DE TÉCNICAS ESPECTROSCÓPICAS.

    Se basan en la diferente respuesta que tienen los plásticos a la radiación electromagnética en función de su estructura química. Son técnicas de respuesta muy rápida por lo que se han podido aplicar en separaciones en tiempo real y de manera automatizada. Citaremos como las más importantes: la fluorescencia de rayos X y la radiación infrarroja.

    En la figura 13.7 se representa un sistema de separación automática en continuo de botellas de plástico desarrollado en Francia.

    1.3.4) SEPARACIÓN BASADAS EN TÉCNICAS ELECTROESTÁTICAS.

    A este grupo pertenece la separación triboeléctrica basada en la carga electroestática que se genera en pequeñas partículas de plástico provocada en la fricción con la pared del cilindro provocada por un molino de aire.

    Una vez cargadas las partículas se proyectan a un campo electroestático creado entre unas placas metálicas a las que se aplica un potencial de 120.000 voltios.

    1.3.5) TÉCNICAS EN LA INCORPORACIÓN DE MARCADORES QUÍMICOS.

    En este método de separación basado en la incorporación de marcadores químicos proporcionan al material una cierta propiedad física fácilmente identificable, como la respuesta fluorescente a la radiación ultravioleta, o la respuesta a la radiación infrarroja. El procedimiento consiste en la incorporación específica de un determinado marcador para cada polímero consiguiéndose una respuesta rápida y fiable fácilmente incorporable a una cadena de triaje automatizada. Figura 13.9.

    1.3.6) TÉCNICAS BASADAS EN LA INCORPORACIÓN DE CÓDIGOS.

    Este procedimiento consiste en marcar cada articulo de plástico con un triangulo de flechas curvas, en cuyo interior aparece un número identificativo de cada plástico. Figura 13.9.

    2) RECICLADO QUÍMICO Y VALORIZACIÓN ENERGÉTICA

    2.1) Introducción:

    No todos los materiales plásticos están en condiciones de ser sometidos a un reciclaje mecánico, bien porque están muy degradados y no darían productos con buenas características, o porque se encuentren mezclados con todo tipo de sustancias que su separación y limpieza no resultaría rentable. Existen otras opciones para alargar la vida de estos materiales a través de diferentes tipos de reacciones químicas.

    2.2) Reciclado Químico:

    El reciclado químico, denominado también reciclado terciario es un proceso por el que a partir de materiales de posconsumo se llega a la obtención de los monómeros de partida u otros productos, como gas de síntesis y corrientes hidrocarbonadas, que serán transformados posteriormente en plásticos o bien en otros derivados.

    El reciclado químico puede ser definido ampliamente como la reacción reversible de la polimerización hacia la recuperación de las materias primas.

    El proceso químico seguido es diferente según haya sido el tipo de reacción de polimerización. Así los polímeros hidrocarbonados que se obtuvieron por reacciones de adición, son sometidos a procesos térmicos a catalíticos dando

    lugar a una mezcla compleja de productos hirocarbonados y también a gas de síntesis.

    Si los polímeros se formaron por reacciones de condensación, los tratamientos químicos a los que se someten son de tipo hidrolítico -hidrólisis, metanólisis y glicólisis-.

    En el reciclado químico de los productos de adición no es imprescindible separar los plásticos según su naturaleza, ya que la mezcla de productos obtenidos en su proceso (compuestos aromáticos y alifáticos) pueden utilizarse conjuntamente como alimentación en la industria petroquímica.

    2.2.1) PRODUCCIÓN DE FRACCIONES HIDROCARBONADAS.

    2.2.1.1) Craqueo y pirólisis térmica:

    Los tratamientos que se dan a las fracciones pesadas del petroleo en las refinerías son aplicables a los plásticos. Estos procesos pueden ser solamente térmicos o también pueden realizarse en presencia de catalizadores. Entre los primeros figuran el craqueo térmico y la pirólisis que se realizan generalmente en ausencia de oxígeno a temperaturas comprendidas entre 400 y 800 ºC y a presión reducida

    2.2.1.2) Hidrogenación:

    Es un proceso que licua los residuos plásticos antes de someterlos a tratamientos de pirólisis para conseguir olefinas y aromáticos.

    Tiene una capacidad para reciclar 40.000 Tm/año de plásticos molidos, Incluyendo hasta un 10% de PVC.

    2.2.1.3) Transformaciones catalíticas:

    Estas transformaciones químicas son realizadas en presencia de catalizadores y conducen a fracciones hidrocarbonadas de diferente composición y uso.

    2.2.2) GASIFICACIÓN.

    El calentamiento de los plásticos en presencia de aire u oxígeno produce reacciones de oxidación que conducen a la obtención de gas de síntesis, que es una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno.

    2.2.3) REACCIONES DE DESPOLIMERIZACIÓN:

    En el caso de los polímeros de condensación, el reciclado químico recupera los monómeros de partida que se destinan nuevamente a la obtención de polímero. Tal es el caso de los poliésteres, las poliamidas y por extensión se aplica también a los poliuretanos.

    Pero las reacciones de despolimerización, están más asociadas a procesos hidrolíticos. Así por ejemplo las tres reacciones más importantes que se aplican al PET son:

    • Metanolísis:

    Consiste en la despolimerización total del plástico por acción del metanol. Es un proceso de trans-esterificación en el que se obtiene tereftalato de metilo y etilenglicol.

    • Glicólisis:

    Conduce a la despolimerización parcial por acción del etilenglicol, formando el éster hidroxietílico y mezcla de oligómeros. La mezcla de reacción se somete a purificación, siendo polimerizada posteriormente con resina virgen.

    • Hidrólisis:

    Es un proceso que conduce a la despolimerización total por acción del agua en presencia de ácidos o álcalis.

    2.3) Valorización energética:

    La valorización energética es otro tipo de tratamiento térmico que se realiza a los plásticos muy degradados. Es una variante de la incineración, en la que la energía asociada al proceso de combustión es recuperada con fines energéticos. La valorización energética representa un proceso de recuperación de energía, y las plantas donde se realiza se asemejan a una central térmica.

    En la recuperación energética se resuelven conjuntamente dos problemas importantes: la eliminación de residuos y la reducción del consumo de energías no renovables. La capacidad calorífica de los plásticos hidrocarbonados es comparable a la de los combustibles derivados del petróleo. La presencia de heteroátomos en las cadenas poliméricas disminuye la capacidad calorífica de las mismas. En el caso del PVC queda reducida al 50% frente al valor que presentan las poliolefinas.

    Además, hay que considerar que la combustión de los plásticos presenta ventajas frente a la combustión de recursos fósiles, ya que no se generan gases de óxidos de azufre que son los causantes, entre otros, de la lluvia ácida.

    2.3.1) CONTROL DE LA INCINERACIÓN:

    Las condiciones bajo las que se realiza la combustión han de estar muy controladas debido a las diferentes composiciones de aditivos incorporados a los plásticos, metales pesados como plomo, cadmio, cobre, etc., que son tóxicos en general. Por otra parte, la presencia de PVC en la mezcla de plásticos posconsumo, aporta a los gases de combustión ácido clorhídrico que en presencia de materia orgánica puede originar productos tóxicos derivados de las dioxinas y de los dibenzofuranos. Para que esto no ocurra, basta con controlar la temperatura durante el proceso de combustión, pues a temperaturas superiores a 600 ºC no se producen este tipo de compuestos orgánicos. La incineración suele realizarse a temperaturas de 1000 ºC.

    2.3.2) SITUACIÓN DE LAS CENTRALES DE RECUPERACIÓN DE ENERGÍA A PARTIR DE RESIDUOS.

    La incineración de residuos domésticos con recuperación de energía representa la solución que más desarrollo va a tener en los próximos años. Países como Japón en que la falta de espacio físico para construir vertederos es notable, la incineración con recuperación energética es el tratamiento que se da a los RSU.

    En Europa la situación es variable en cada País. Los países del resto de Europa son los que tienen mayor porcentaje de recuperación energética, mientras que los países del sur son los que dan las cifras más bajas. Se prevé que en los próximos años, la incineración con recuperación energética de los residuos plásticos alcance el 50% de los mismos.

    En España existen unas veinte instalaciones de incineración, de las cuales aproximadamente la mitad son pequeños hornos que apenas superan las 3000 Tm. al año.

  • DEGRADACIÓN DE PLÁSTICOS

  • 3.1) Introducción:

    Aunque la degradación de los plásticos no representa en sí un proceso de gestión de los residuos, se considera en este capítulo ya que el resultado final conduce a la eliminación de los materiales plásticos posconsumo.

    La degradación es un proceso dirigido a modificar la estructura del polímero para hacerlo vulnerable y perecedero y que desparezca como residuo. Los procedimientos de degradación previstos se basan en la acción de la luz (fotodegradación), del calor (degradación térmica), de la atmósfera (degradación oxidativa), de la humedad (degradación hidrolítica) y de los microorganismos (biodegradación). El primer efecto que causa la degradación es la disminución del peso molecular del polímero y en ocasiones aparece una reticulación en el mismo.

    En el proceso de la degradación de un plástico se observan variaciones tanto físicas como químicas en el mismo. Entre las modificaciones físicas pueden citarse la pérdida de brillo y color, la formación de grietas, la aparición de zonas pegajosas, y endurecimientos con la consiguiente pérdida de propiedades.

    Los cambios químicos producidos van dirigidos fundamentalmente a la aparición de grupos funcionales nuevos que se ha comprobado facilitan la ruptura de las cadenas macromoleculares..

    3.2) Fotodegradación:

    La mayoría de los materiales plásticos sufren un envejecimiento que lleva asociado una merma en sus propiedades cuando son sometidos durante largos periodos de tiempo a la radiación luminosa. Es el caso de los filmes de polietileno utilizados en la agricultura que con el tiempo pierden elasticidad, haciéndose frágiles, quebradizos, llegando a rasgar fácilmente. Este envejecimiento se atribuye a una reacción de fotooxidación térmica en cadena producida por la radiación luminosa de mayor energía correspondiente a una longitud de onda comprendida entre 290 y 350 nanómetros, en la que se generan grupos carbonilo. Estos grupos son los que desencadenan las reacciones degradativas del plástico.

    3.3) Biodegradación:

    La mayoría de los plásticos son inmunes al ataque de microorganismos, hongos y levaduras aunque se modifiquen las condiciones ambientales de uso como la temperatura, el grado de humedad, la concentración de oxígeno, etc. Se ha comprobado que aquellos plásticos que han sufrido primeramente una fotooxidación, son vulnerables a ciertos microorganismos y a las enzimas generadas por éstos.

    La condición estructural que favorece la biodegradación es que en la molécula exista un grupo carbonilo vecino a un átomo de carbono secundario o terciario para que pueda ser transformado por el microorganismo en un carbonilo, siendo en ese punto donde tiene lugar la fragmentación. Una vez formado el grupo carbonilo, el ataque continúa por acción de las enzimas mediante un proceso hidrolítico que reduce las cadenas macromoleculares a fragmentos de un peso molecular del orden de 500 que ya pueden ser digeridos por los microorganismos.

    Para facilitar la biodegradación, suelen incorporarse al material polímeros naturales como el almidón o celulosa ya que al degradarse primeramente, dejan huecos y porosidades en el plástico que favorecen el desmoronamiento y degradación de aquellos. Estos polímeros naturales se degradan por reacciones de hidrólisis seguidas de oxidación posterior. También se sintetizan polímeros en los que existen en las cadenas grupos fácilmente hidrolizables, como amidas, ésteres, uretanos, etc.

    Para que tenga lugar el proceso biodegradativo, han de darse ciertas condiciones en el medio como son, además de la presencia de microorganismos, una concentración adecuada de oxígeno y de humedad.

    La temperatura debe controlarse en un intervalo determinado generalmente entre 20 y 60 ºC y el pH del medio no debe ser ni demasiado ácido ni demasiado alcalino, por lo general está comprendido entre 5 y 8. En estas condiciones los microorganismos ejercen su acción degradativa.

    BIBLIOGRAFÍA:

    -“Los plásticos y sus tratamientos”

    -Internet

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