Estrategias para el reciclado de productos plásticos con alto valor añadido

El principal reto a la hora de enfrentarse a los residuos de los productos fabricados con materiales plásticos es la correcta separación en flujos adecuados para su reciclado o valorización, previniendo de esta forma que acaben en vertederos, o peor aún, en espacios naturales. Una vez separado los distintos flujos de materiales plásticos, existen varias estrategias para su tratamiento y recuperación, que dependerán principalmente de su composición, procedencia y aplicación final deseada, ya que en cada caso se deberá seguir una metodología para garantizar que el producto final cumpla con los requisitos exigidos por el sector en el que se empleen estos materiales. Algunas de las principales estrategias son: reciclado mecánico (obtención de plásticos), reciclado químico (obtención sustancias) y valorización energética (obtención de energía). De éstas, las más comunes a nivel mundial son el reciclado mecánico y la incineración con recuperación de energía, aunque el reciclado químico cada vez está ganando más terreno.

Tradicionalmente, el proceso de reciclaje mecánico se ha reservado para flujos muy definidos de materiales plásticos, como monomateriales, y plásticos relativamente limpios, mientras que la incineración con o sin recuperación energética se ha empleado para el resto de materiales, como productos con composición compleja (multicapas, sobremoldeados, etc.), flujos no regulados y fracción mixta, y materiales muy sucios. Esta tendencia está cambiando, al mejorar las tecnologías de separación y descontaminación, mejora en los sistemas de gestión de residuos, y la optimización de las tecnologías de reciclado químico y su capacidad. El principal inconveniente de los procesos de reciclaje mecánico es que los materiales obtenidos son comúnmente considerados de menor calidad y destinados a productos con menor valor añadido o menores prestaciones, tendencia que también está cambiando gracias al Upcycling, o Suprareciclado, en donde el material obtenido puede tener las mismas prestaciones que el original o incluso mejores. El término de Upcycling también es empleado actualmente para hacer referencia al reciclado químico, en donde a partir de los residuos plásticos difíciles de reciclar de forma mecánica, se obtienen monómeros, fibras y otras sustancias de alta calidad y pureza, que pueden emplearse nuevamente como materia prima en la fabricación de productos plásticos de alto valor añadido.

Que un material sea considerado como ‘reciclable’ depende de diversos factores. En el caso de los materiales plásticos, el principal requisito es que sean termoplásticos, es decir, que puedan volver a fundirse y procesarse en un equipamiento convencional. Siguiendo esta premisa, la gran mayoría de los materiales plásticos son reciclables. Sin embargo, para garantizar que esto sea viable a nivel industrial, debe existir un flujo suficientemente elevado de residuos de cada material, fácilmente separable de otros, lo cual hasta ahora no es algo posible, al menos en cuanto a residuos post-consumo, debido a la alta diversidad de materiales y composiciones. De este tipo de residuos, los principales flujos que se pueden encontrar en cantidades suficiente para su reciclado son las poliolefinas (LDPE, HDPE y PP) y el PET, la mayoría procedentes del sector del envase y embalaje, recolectados en el contenedor amarillo. Adicionalmente, existe un creciente flujo de materiales post-consumo de otros orígenes, como el sector eléctrico-electrónico, construcción y automoción, correspondientes a materiales técnicos y/o reforzados, compuestos principalmente por matrices como PP, PVC, PC, ABS, HIPS, PBT, entre otros. Estos nuevos flujos permiten la recuperación de materiales de altas prestaciones y reducen su disposición en vertederos.

Tras la recolección de materiales plásticos, ya sean de fuentes post-consumo o post-industrial, para su uso como materia prima para la elaboración de otros productos, se deben tener en cuenta nuevas consideraciones, principalmente referentes a normativa y legislación aplicable a estos nuevos productos.

Tras cada fase de transformación y uso, los materiales plásticos sufren distintos procesos de descomposición y oxidación (p. ej., por exposición a sol, calor, humedad, etc.) que van mermando sus propiedades mecánicas y apariencia, y el proceso de reciclado mecánico no es la excepción. De ahí que comúnmente los productos fabricados a partir de materiales reciclados suelan tener menores prestaciones. Sin embargo, esto puede prevenirse mediante el uso de sistemas de aditivación, mejorando en una notable medida el desempeño de dichos materiales. En función del mecanismo de descomposición de los plásticos (oxidación, hidrólisis, etc.) se emplea la sustancia adecuada para prevenir o minimizar dicho proceso.

El proceso de Upcycling durante el reciclado mecánico contempla tanto la restauración de propiedades mecánicas como propiedades reológicas, reducción de olores y mejora del aspecto visual. Para ello se incorporan sistemas de aditivación para mejorar dichas prestaciones, como lo son cargas minerales o fibras, modificadores de impacto, agentes compatibilizantes (sobre todo en caso de mezclas o materiales compuestos), agentes blanqueantes, ignífugos, fragancias, extensores de cadena, entre otros.

El Upcycling de flujos reciclados se realiza siempre buscando tanto el cumplimiento de la normativa aplicable al producto, referida principalmente a su desempeño mecánico, así como el cumplimiento de la legislación del sector. Por ejemplo, en productos en donde se vaya a emplear un material plástico reciclado en la fabricación de un envase para contacto alimentario, se deberá primero separar bien los flujos adecuados para este fin y aplicar distintos procesos de lavado y descontaminación, junto a un posterior análisis para certificar su seguridad. O en caso de que los materiales vayan a emplearse en una aplicación de mayor valor añadido, como en el sector de la automoción, además de la correcta selección del flujo y su tratamiento, puede que sea necesario una modificación del material mediante la adición de ciertos aditivos que garanticen que el producto acabado cumpla con el desempeño exigido. También se debe asegurar que en el producto final no existan sustancias heredadas procedentes del material reciclado (halógenos, metales pesados, etc.), que eran de uso común hace algunos años como parte de algunos sistemas de aditivación, pero cuyo uso está restringido actualmente por legislaciones más recientes debido a su alto riesgo.

Durante el reprocesado y la respectiva mejora de propiedades mecánicas y reológicas, puede también realizarse un proceso de descontaminación y eliminación de olores para mejorar la percepción del producto final, principalmente cuando se trata de materiales post-consumo.

En el caso de la descontaminación se puede realizar de dos maneras: eliminación de sustancias volátiles y eliminación de contaminantes infusibles. El proceso de devolatilización emplea agentes de lavado como agua, dióxido de carbono, o surfactantes especializados, que extraen las sustancias volátiles causantes de los malos olores en los plásticos reciclados. Mientras que el proceso de eliminación de sólidos e infundidos, emplea sistemas de filtrado del material fundido. Ambos procesos se realizan en continuo, en extrusoras tanto mono-husillo como doble-husillo.

El proceso de Upcycling de un material plástico reciclado con previsiblemente bajas prestaciones, comienza con la predicción y evaluación de las propiedades que se verán afectadas en el material reciclado tras su procesado y que afectarán su desempeño (resistencia al impacto, color, olor, fluidez, etc.). Este análisis se hace principalmente a partir del conocimiento de los materiales plásticos y sus mecanismos de degradación, así como mediante el análisis cualitativo y cuantitativo de muestras de control. En caso de no realizar este análisis inicial, el proceso de Upcycling puede que no sea efectivo, acarreando gastos innecesarios de aditivos, tiempo y energía.

En función de las propiedades que se han detectado como más afectadas y que son críticas a la hora de obtener un producto de alta calidad, se realiza la selección del sistema de aditivación adecuado para contrarrestar los efectos de la degradación causantes del bajo desempeño mencionado. Para determinar la combinación y contenido óptimo de cada aditivo, es recomendable realizar un estudio a baja escala, por ejemplo en un mezclador interno de laboratorio, que permite observar el efecto en el torque, y por consiguiente en la viscosidad, de los aditivos empleados. Posteriormente, la formulación óptima puede ser escalada a sistema de mezclado en continuo para obtener el producto reciclado mejorado, seguido por una comprobación de que se han alcanzado todos los requisitos exigidos por la aplicación. En caso de que estos requisitos no se hayan alcanzado en su totalidad, se puede realizar a una fase de optimización, con un ajuste más fino de los sistemas de aditivación empleados, así como de las condiciones de mezclado.

En Aimplas se han llevado a cabo múltiples proyectos relacionados con el Upcycling de materiales reciclados, procedentes de múltiples fuentes de residuos. Por ejemplo, proyectos como Oceanets (EASME) y Repescaplas (Fundación Biodiversidad) buscan la reutilización de materiales procedentes de basuras marinas, compuestos principalmente por PET, PA, PP y PS, con una alta degradación por su exposición a los elementos. Para ello, el principal objetivo a la hora de tratar estos materiales es la mejora de sus propiedades reológicas, restaurando el peso molecular, lo que a su vez mejora las propiedades mecánicas. Estas mejoras permiten emplear un material altamente degradado en productos de alto valor añadido, como pueden ser textiles de alta gama.

En otro tipo de proyectos como Remadyl (H2020) y Nontox (H2020), se busca la eliminación de sustancias heredadas, catalogadas actualmente como nocivas, tales como estabilizantes en base plomo y ftalatos en PVC, e ignífugos halogenados en plásticos técnicos. Para la eliminación de estas sustancias se recurre a las técnicas de filtrado y devolatilización mencionadas anteriormente, obteniendo productos “rejuvenecidos” que pueden emplearse en múltiples aplicaciones, cumpliendo con la legislación actual.

Además de la participación en una gran variedad de actividades de investigación relacionadas con la obtención y uso de plásticos reciclados, Aimplas también es participa en procesos de certificación de proveedores y fabricantes de materiales plásticos, siendo auditor acreditado EuCertPlast, y laboratorio autorizado en acreditaciones Angel Azul y Recyclass.

Aimplas desarrolla estas investigaciones en línea con su compromiso con la sostenibilidad medioambiental. Gracias a ello, las empresas del sector pueden introducir los criterios de la Economía Circular en su modelo de negocio y convertir los cambios legislativos que les afectan en oportunidades para mejorar su eficiencia, reducir su impacto ambiental y aumentar su rentabilidad económica. En este sentido, Aimplas también investiga en ámbitos como los materiales y productos biodegradables, el uso de biomasa y CO₂.