Innovación en el aprovechamiento de plásticos postconsumo para la fabricación aditiva

Cada año, unos 5,6 millones de toneladas de envases de plástico acaban en la basura doméstica en Alemania tras un solo uso. Sin embargo, menos de un tercio de estos residuos puede reciclarse. Para cambiar esta situación, el Instituto Fraunhofer de Tecnología de Fabricación y Materiales Avanzados (IFAM), en colaboración con la Universidad de Ciencias Aplicadas de Bremen, ha desarrollado un innovador proceso para transformar estos desechos en filamentos de alta calidad para la impresión 3D.

En los últimos 30 años, los volúmenes de residuos plásticos en Alemania se han triplicado, alcanzando los 5,6 millones de toneladas en 2023. Ante esta situación, es esencial desarrollar estrategias eficaces de reciclaje para reducir el impacto ambiental de los plásticos de un solo uso.

“Reciclar los residuos posconsumo es un desafío mayor que reutilizar los desechos plásticos industriales”, explica la Dra. Silke Eckardt, profesora de sistemas energéticos sostenibles y eficiencia de recursos en la Universidad de Ciencias Aplicadas de Bremen. Esto se debe a la heterogeneidad y contaminación de los materiales provenientes del uso doméstico. No obstante, el equipo de investigadores de la universidad y Fraunhofer IFAM ha logrado un avance significativo al reciclar incluso estos plásticos más complejos para su uso en fabricación aditiva.

Los residuos de envases de plástico limpios se mezclan, se funden y se extruyen en un mezclador en Fraunhofer IFAM.

Para demostrar la viabilidad de su método, los investigadores utilizaron polipropileno procedente de una planta de clasificación de residuos de envases. En los Laboratorios de Economía Circular de la universidad, el material fue triturado, lavado y sometido a un proceso de separación por flotación para eliminar elementos no deseados. Posteriormente, se aplicó tecnología de infrarrojo cercano para identificar y eliminar los residuos de plásticos extraños.

Gracias a este meticuloso tratamiento, lograron obtener un material con un nivel de pureza superior al 99,8%. Una vez preparado, el polipropileno reciclado fue procesado en una extrusora industrial en Fraunhofer IFAM, donde se mezcló, fundió a temperaturas superiores a 200 °C y extruyó en forma de filamento para impresión 3D.

Material preparado para la fabricación aditiva: los residuos postconsumo se procesan en filamentos para la impresión 3D.

Los investigadores han completado con éxito el estudio de viabilidad y están ahora en fase de optimización del proceso de producción. Una de las líneas de investigación incluye la incorporación de aditivos como fibras de vidrio para mejorar la resistencia del material y ampliar sus aplicaciones en sectores como la industria automotriz y la aviación.

La creciente regulación también está impulsando la demanda de materiales reciclados. Según el Reglamento de Envases y Residuos de Envases de la UE (PPWR), para 2030 los envases deberán contener entre un 10% y un 35% de material reciclado, y entre un 25% y un 65% para 2035, dependiendo del tipo de plástico y del producto.

“Fomentar el uso de materiales reciclados es crucial”, afirma Eckardt. “Debemos priorizar la eficiencia de los recursos y promover la economía circular para mitigar el impacto ambiental de los plásticos”. En este sentido, Godlinski concluye: “Cuantos más residuos reutilicemos y reciclemos, más energía y recursos podremos conservar”.