Cómo se está avanzando en el reciclaje de plásticos complejos

Las nuevas tecnologías de reciclaje que se están probando actualmente pueden permitir que los plásticos, como los envases de alimentos de un solo uso, las piezas de automóviles reforzadas con fibra y la espuma de colchón, polímeros que a menudo terminan en vertederos o se incineran, tengan más que una segunda vida: pueden convertirse en un producto nuevo.

Los desechos plásticos son una preocupación ambiental cada vez mayor. Alrededor de 60 millones de toneladas de plásticos se producen en Europa cada año, mientras que solo el 30% se recicla. De todos los desechos plásticos generados, el 79% ha terminado en vertederos o como basura en el medio ambiente natural.

Pero a medida que Europa haga una transición hacia una economía más circular, donde los materiales se reutilicen al final de su vida en lugar de desecharse, las mejoras en el reciclaje de plástico jugarán un papel importante.

Las medidas recientes implementadas por la Comisión Europea deberían ayudar a hacer que el plástico sea más sostenible. La estrategia de plásticos adoptada en 2018 tiene como objetivo abordar el problema mediante la transformación de cómo se diseñan, usan y reciclan los productos de plástico. Un objetivo clave es reciclar el 55% de los envases de plástico para 2030. Los envases tienen una alta huella ambiental: alrededor del 40% del plástico producido se usa para el empaquetado, que generalmente se desecha después de su uso.

El embalaje a menudo se compone de diferentes tipos de plástico, lo que dificulta el reciclaje. Los alimentos frescos, como la carne y el queso, por ejemplo, a menudo están protegidos por muchas capas, como tapas, películas y bandejas que no están hechas del mismo tipo de plástico. Se deben separar diferentes plásticos antes del procesamiento, ya que no se mezclan bien durante el reciclaje convencional. Pero hacer esto puede llevar mucho tiempo y ser costoso. Esto significa que estos artículos a menudo no se reciclan o pueden considerarse imposibles de reciclar.

"Normalmente se depositan en el vertedero o, en el mejor de los casos, se incineran con la recuperación de energía", dijo el Dr. Elodie Bugnicourt, líder de la unidad de innovación de IRIS Technology Solutions, una empresa de ingeniería en Barcelona, ??España.

Los compuestos reforzados con fibra a menudo enfrentan un destino similar. Estos materiales a base de plástico, reforzados con fibra de vidrio o de carbono, se utilizan en varias piezas interiores y exteriores de automóviles, desde parachoques hasta paneles de puertas cubiertos de tela. Como los diferentes materiales son difíciles de separar, generalmente se incineran al final de su vida.

Segunda vida

Sin embargo, las nuevas tecnologías de reciclaje podrían ayudar. Como parte de un proyecto llamado MultiCycle, la Dra. Bugnicourt y sus socios del proyecto tienen como objetivo ampliar un proceso patentado llamado CreaSolv desarrollado por el Instituto Fraunhofer en Munich, Alemania, que puede dar una segunda vida una y otra vez al empaque multicapa y a los compuestos reforzados con fibra.

Usando una fórmula a base de solvente, se extraen y separan diferentes tipos de plástico y fibras disolviéndolos en una solución. Luego, los polímeros, largas cadenas de moléculas que forman un plástico, se recuperan de la solución en forma sólida y se transforman en gránulos de plástico. Las fibras recuperadas también se pueden reutilizar.

Hasta ahora, el proceso muestra beneficios prometedores sobre los métodos existentes. Con el reciclaje mecánico convencional, el plástico generalmente se degrada cuando se procesa, por lo que tiene un uso limitado. Y aunque el reciclaje químico, una tecnología emergente que convierte el plástico nuevamente en moléculas pequeñas, o monómeros, puede crear plástico de alta calidad, puede consumir mucha energía. Con CreaSolv, el plástico reciclado es de alta calidad y el proceso es más eficiente. "Recuperamos un polímero en lugar de un monómero, lo cual es una ventaja porque no necesitamos usar energía para polimerizar el material nuevamente", dijo el Dr. Bugnicourt.

Hasta ahora, el equipo ha estado realizando pruebas a pequeña escala con envases multicapa y materiales compuestos para probar el proceso. Al mismo tiempo, han estado diseñando una planta piloto a gran escala en Baviera, donde las pruebas deberían comenzar en julio. El principal desafío será procesar los desechos formados por mezclas complejas de plásticos a gran escala, dice el Dr. Bugnicourt.

Los miembros del equipo también han estado desarrollando un sistema para monitorear la composición de los desechos plásticos. Quieren poder identificar automáticamente los tipos de plástico y fibra en un producto para que el proceso pueda optimizarse en función de los lotes de materiales a reciclar.

El Dr. Bugnicourt cree que el sistema podría instalarse en plantas de reciclaje existentes para expandir los tipos de plásticos reciclados. También se podrían establecer instalaciones especializadas para procesar los desechos industriales. "Algunos fabricantes de envases que tienen una gran cantidad de desechos posindustriales de un tipo determinado podrían invertir en tener sus propias plantas de reciclaje", dijo.

Especializado

Mejorar los procesos de reciclaje existentes también podría reducir el impacto ambiental de los tipos de residuos plásticos que son más difíciles de reutilizar. Si bien ciertos plásticos de uso común se reciclan ampliamente, como el PET que se usa para hacer botellas de bebidas, los plásticos con usos más especializados a menudo no lo son. Las barreras tecnológicas son a menudo responsables.

"Las tecnologías pueden no ser maduras o tienen el problema de no ser rentables debido a la falta de desarrollo", dijo la Dra. Tatiana García Armingol, directora del grupo de energía y medio ambiente en el centro de investigación de energía CIRCE en Zaragoza, España.

La Dra. García Armingol y sus colegas están demostrando formas de aumentar la tasa de recuperación de ciertos plásticos difíciles de reciclar como parte del proyecto POLYNSPIRE. Se centran en las poliamidas (plásticos utilizados en piezas de automóviles, como engranajes y bolsas de aire) y poliuretanos, espuma flexible utilizada en productos como colchones y alfombras.

El equipo cree que el reciclaje convencional se puede mejorar para mejorar la calidad del plástico reciclado. Para hacer esto, están investigando dos tecnologías: agregar vitrímeros, un tipo relativamente nuevo de plástico que es resistente y maleable, además de incorporar irradiación de alta energía. "Ambas tecnologías tienen el objetivo principal de aumentar la resistencia de los materiales reciclados y mejorar sus propiedades para que puedan usarse en aplicaciones de alto requerimiento", dijo el Dr. García Armingol.

Otras innovaciones que están explorando podrían mejorar el reciclaje químico. La tecnología tiene un enorme potencial para alcanzar una economía circular, ya que permite que el plástico se recicle continuamente mientras se mantiene su calidad. Sin embargo, su huella ambiental podría verse reducida. El uso de microondas o materiales magnéticos inteligentes, por ejemplo, podría reducir la cantidad de energía necesaria para generar calor para la polimerización, donde los monómeros producidos por el proceso de reciclaje se unen para formar las largas cadenas de moléculas que forman el plástico.

"El reciclaje químico (convencional) puede tener un alto impacto ambiental", dijo el Dr. García Armingol. "Uno de nuestros objetivos principales es demostrar que puede ser rentable y respetuoso con el medio ambiente".

Semi-industrial

Hasta ahora, el equipo ha estado probando las tecnologías propuestas en el laboratorio. Ahora se están preparando para la fase de ingeniería del proyecto, donde demostrarán que son factibles a escala semiindustrial. Actualmente están trabajando en las etapas de pretratamiento y purificación del reciclaje.

El próximo paso del proyecto será demostrar que el plástico producido con estas tecnologías es de una calidad lo suficientemente buena como para reemplazar el material virgen. La Dra. García Armingol y sus colegas se centrarán en algunas aplicaciones, como piezas de automóviles, donde existen requisitos de calidad estrictos y colchones.

Trabajar en estrecha colaboración con socios industriales del sector automotriz y empresas de gestión de productos químicos y desechos también será clave para la adopción de sus tecnologías. "Es muy relevante para nosotros recibir comentarios del sector industrial sobre sus requisitos y expectativas", dijo el Dr. García Armingol. "Queremos demostrar que es posible tener una economía circular en el sector plástico".

Este artículo ha sido publicado originalmente en Horizon, the EU Research and Innovation magazine. Puede consultar el original aquí.