Proyecto iCAREPLAST: un modelo circular de valorización de plásticos no reciclables con baja huella de carbono

El Proyecto iCAREPLAST es un proyecto coordinado por el CSIC, de mano del Profesor José Manuel Serra, en el que intervienen 10 socios de 5 países de la Unión Europea. El proyecto está financiado por la Comisión Europea con 7,9 millones de euros a través del programa H2020 (GA: 820770), con una duración prevista de 4 años, del que se llevan consumidos la mitad. Su principal objetivo es el reciclado de residuos plásticos urbanos, que actualmente no tienen valor comercial, mediante su conversión termoquímica en compuestos de elevado valor añadido, sin la emisión de ningún tipo de residuos, constituyendo un proceso disruptivo, innovador y medioambientalmente inocuo. 

Tratamiento de los plásticos usados hoy día en Europa

La situación relativa al reciclaje y valorización de plásticos en Europa no es muy alentadora, puesto que aproximadamente el 70% de los residuos plásticos (18,5 Mt/año) no se recicla debido a razones técnicas o económicas y se termina enviando a vertedero (27%) o se incinera (42%). Si la solución es enviarlo a vertedero, éstos se encuentran con el problema de la baja biodegradabilidad de los plásticos, algunos tardan en degradarse hasta 1000 años, lo cual es inaceptable desde el punto de vista medioambiental. Si por el contrario el destino final de los residuos plásticos es la incineración, se produce la emisión de grandes cantidades de CO2, principal gas de efecto invernadero (~ 2,64 tCO2e/t residuo). Estos aspectos comentados anteriormente, provocan que la cadena de suministro de los plásticos deba someterse a una profunda revisión. Adicionalmente, estas cuestiones también afectan a la percepción social de la gestión, la industria de productos de consumo y los responsables políticos.

 

En Europa existe una problemática relacionada con los residuos plásticos, ya que el 70% no se recicla. Este hecho provoca que acaben en vertedero o incinerados, sin dar solución a su baja biodegradabilidad y a las emisiones de CO2, respectivamente. Este problema medioambiental podría solucionarse mediante la implantación de la tecnología desarrollada en el proyecto europeo iCAREPLAST.

Solución propuesta por iCAREPLAST

La solución que propone iCAREPLAST se integra en una estrategia de economía circular, puesto que por un lado se está tratando un residuo no reciclable hasta ahora como los plásticos basados en polietileno, polipropileno, o poliestireno, entre otros. Por otro lado, valoriza este tipo de residuo, obteniendo productos de elevado valor añadido y, finalmente, el proceso alternativo que propone el proyecto iCAREPLAST no genera residuos, ya que éstos son capturados o valorizados posteriormente, incurriendo únicamente en un consumo de energía durante el proceso.  De este modo, la implantación de la tecnología propuesta permitiría incrementar de forma significativa el reciclado de residuos plásticos y, por lo tanto, la producción de nuevas materias primas, que podrían ser usadas para la obtención de polímeros de calidad virgen o como material de partida para otros procesos en industrias petroquímicas, de productos químicos finos, automotrices y de detergentes/surfactantes. 

Como resultado de la explotación inicial, se podrían tratar 250.000 toneladas de residuos plásticos, convirtiéndolas en 1.500 toneladas de alquilaromáticos y 1.000 toneladas de aromáticos (BTX), que de otra manera habrían acabado en vertedero. Además, se recuperarían y valorizarían los flujos líquidos y gaseosos ricos en hidrocarburos (incluyendo el CO2), así como los subproductos sólidos (char/coque) para maximizar el equilibrio material y energético del proceso, minimizando la huella medioambiental y asegurando la sostenibilidad económica.

iCAREPLAST cierra el circuito de reciclaje de plásticos

El proceso iCAREPLAST comienza con la pirólisis de residuos plásticos urbanos (principalmente polietileno de baja densidad, polipropileno y poliestireno), con la composición óptima, como elemento principal sobre el que gira todo el proceso. Como resultado del craqueo térmico, se obtiene una fracción líquida de hidrocarburos que es posteriormente sometida a procesos catalíticos de alquilación e hidrotratamiento. Finalmente, los productos de interés de alto valor añadido obtenidos (alquilaromáticos y BTX) se recuperan mediante una tecnología avanzada de separación selectiva de membranas. La fracción gas se somete a un proceso de oxicombustión con el fin de llevar a cabo una combustión altamente eficiente desde el punto de vista energético, generando únicamente CO2 (que es capturado y posteriormente valorizado) y agua, llevando a cabo todo el proceso en un contexto de eficiencia energética y respeto al medio ambiente. La fracción restante, sólido carbonoso o char, podría ser vendido como producto de interés en otros sectores. Para asegurar la sostenibilidad de todo el proceso, la tecnología iCAREPLAST cuenta con un sistema de control avanzado con el objetivo de armonizar los objetivos económicos y ambientales, haciendo uso de indicadores significativos que se han definido teniendo en cuenta los análisis de LCA (evaluación del ciclo de vida) y LCC (coste del ciclo de vida).

La naturaleza del proyecto cuenta con profesionales de la industria y la ciencia  capaces de llevar a cabo las tareas principales y los hitos propuestos, que no son otros que proponer un modelo disruptivo, alternativo y totalmente novedoso para la cadena de valor de los plásticos. Por ello, una de las tareas principales del proyecto se centra en informar, explicar, instruir y sensibilizar a los ciudadanos, responsables políticos y potenciales usuarios finales de la conveniencia de implantar este tipo de proyectos e iniciativas encaminadas a dar solución a la problemática actual de los plásticos. En este sentido, en el proyecto iCAREPLAST se está realizando un especial hincapié en la comunicación dirigida a incrementar la aprobación social, mediante la celebración de workshops, seminarios y otras herramientas de diseminación y comunicación del proyecto iCAREPLAST. Un ejemplo claro de ello es la participación del proyecto iCAREPLAST en Plastics Circularity Multiplier, donde el proyecto iCAREPLAST se integra con 20 proyectos de índole similar con el objetivo de alcanzar una economía circular efectiva de los materiales plásticos:  https://www.plasticscircularitymultiplier.eu/.

El objetivo principal de iCAREPLAST es la obtención de nuevas materias primas de alto valor añadido para la industria a partir de residuos plásticos, cerrando así el círculo para este tipo de materiales, con baja o nula huella de carbono.

iCAREPLAST: Proceso “cero residuos”

El proceso iCAREPLAST comienza con una selección de residuos plásticos urbanos en las proporciones óptimas para su alimentación a la primera etapa del proceso, que es la pirólisis o craqueo térmico. Del proceso de pirólisis se obtienen tres fracciones:

• Fracción sólida (5%): formada por un sólido carbonoso o char que tiene potencial para su uso como absorbente en tratamiento de gases o como relleno para la fabricación de materiales compuestos.

• Fracción líquida (85-90%): compuesta principalmente por parafinas, olefinas y aromáticos. Esta fracción se somete a procesos de alquilación e hidrotratamiento, con los catalizadores adecuados, para maximizar la cantidad de alquilaromáticos y aromáticos (BTX) de interés. Estos dos tipos de productos presentan un gran valor añadido y pueden ser reintegrados en la cadena de suministro normal de plásticos y afines.

• Fracción gaseosa (5-10%): formada principalmente por hidrógeno e hidrocarburos C2-C4. Esta fracción se somete a un proceso de combustión con O2 puro (denominado oxicombustión), separado del aire mediante una membrana cerámica. Al producirse la combustión con O2 puro, los únicos productos resultantes de la misma son CO2 y agua. Adicionalmente, el proceso de oxicombustión favorece un aprovechamiento integral de la energía, siendo este proceso mucho más sostenible y libre de otros subproductos (NOx o CO2) comparado con los procesos clásicos de combustión, en los se emiten a la atmósfera contaminantes en forma de gases de efecto invernadero.

El proceso iCAREPLAST sólo producirá como subproductos, char y CO2 puro, y mantendrá una alta sostenibilidad económica, flexibilidad operacional y baja huella de carbono.

Por tanto, el proceso iCAREPLAST, a nivel global, sólo producirá como subproductos, char y CO2 puro, y mantendrá una alta sostenibilidad económica, flexibilidad operacional y baja huella de CO2 gracias a la valorización energética de la fracción gas a través de unidades innovadoras de oxicombustión con recuperación de calor eficiente, y a la integración de metodologías tales como el control predictivo, la IA (inteligencia artificial) y la optimización en tiempo real. Por todo ello, podemos afirmar que el proceso de reciclado químico iCAREPLAST ofrece una solución innovadora para la gestión sostenible de residuos plásticos con una generación de residuos muy baja o nula.

El proyecto ya cuenta con una planta piloto en Zaragoza con capacidad para 100 kg/h de plástico, donde se están haciendo las modificaciones pertinentes con el fin de adaptar la instalación al proceso iCAREPLAST y optimizar el funcionamiento de la misma.

iCAREPLAST es ya una realidad

El proyecto ya cuenta con una planta piloto en la sede de uno de sus socios, URBASER, en Zaragoza, con capacidad para 100 kg/h de plástico, donde se están haciendo las modificaciones pertinentes con el fin de adaptar la instalación al proceso iCAREPLAST y optimizar el funcionamiento de la misma. Las primeras pruebas en planta piloto están previstas en los primeros meses de 2021. Para mantenerse informados sobre el avance del proyecto iCAREPLAST, pueden visitar nuestra web: www.icareplast.eu.

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