Proyecto MultiCycle: Hacia la economía circular en el sector de los plásticos

MultiCycle es un proyecto coordinado por IRIS Technology Solutions SL financiado bajo el marco de H2020 (GA: 820695), iniciado en Noviembre 2018 y con una duración prevista de 3 años. Su objetivo es la búsqueda y desarrollo de procesos de reciclaje avanzados y sostenibles para el establecimiento de cadenas de valor para multimateriales plásticos.

El contexto actual de los plásticos

Los plásticos aportan un valor sin precedentes en términos de conveniencia, versatilidad de diseño y ligereza para los consumidores europeos, además de aumentar el rendimiento incluso en aplicaciones de alta gama. Sin embargo, actualmente tan sólo el 31% de los envases plásticos se reciclan debido al uso de tecnologías infradesarrolladas o por una viabilidad económica insatisfactoria, considerándose mayoritariamente como materiales de un sólo uso, sin tener en cuenta los posibles obstáculos al final de su vida útil. Según la Estrategia Europea para el Plástico (EU Plastics Strategy), ha llegado el momento de detener el agotamiento, el vertido y la incineración y cambiar a un modelo circular, que ayude a mejorar la tasa de reciclaje, pero también el valor de las materias primas secundarias del reciclaje del plástico.

Con la misión global de maximizar la valorización de nuestros recursos plásticos finitos, MultiCycle validará una planta piloto de reciclaje industrial para multimateriales plásticos basada en un proceso de extracción selectiva a base de solvente que permite recuperar plásticos puros en desechos mixtos y fibras sin degradar. La composición posterior de los materiales recuperados también se optimizará en términos de proceso y formulación, evaluando dos sectores principales de gran volumen:

• Packaging multicapa y films flexibles que, hasta la fecha, no pueden reciclarse de manera rentable y representan el 50% del total de los envases de plástico.

• Compuestos termoplásticos reforzados con fibra para el sector de la automoción, de los cuales los plásticos constituyen alrededor del 16% del peso de los vehículos al final de su vida útil.

Si bien la presión reguladora para establecer objetivos de reciclaje más altos impulsará el desarrollo del sector de reciclaje en los próximos años, las opciones actuales para los materiales objetivo de MultiCycle son limitadas, debido a que tanto el packaging multicapa y films flexibles como los plásticos reforzados en los vehículos al final de su vida útil son enviados principalmente para recuperación de combustible/energía.

Innovación en procesos de reciclaje y monitorización

La estrategia de reciclaje de MultiCycle se basa en el proceso CreaSolv®, marca registrada de CreaCycle GmbH patentada por el centro tecnológico alemán FRAUNHOFER IVV, socio del proyecto. Gracias al trabajo de caracterización de laboratorio y experimentación de CreaSolv® en lotes a pequeña escala, se han obtenido datos importantes para la parametrización del proceso de MultiCycle y el diseño de una planta piloto a escala 25 kg/h, que incluye sistemas de monitorización adecuados para residuos plásticos desarrollados por IRIS Technology Solutions SL. El arranque de dicha instalación piloto se ha realizado en el mes de Julio de 2020 y estará en funcionamiento hasta la finalización del proyecto.

IRIS ha probado una serie de técnicas para identificar la composición de los materiales complejos de entrada para el proceso CreaSolv®, combinando diferentes pasos de clasificación, como el cribado, el tamizado, la clasificación espectroscópica NIR (infrarrojo cercano) o la eliminación electromagnética de metales, entre otros. El gran inconveniente encontrado es que las tecnologías de clasificación disponibles actualmente no pueden resolver completamente el desafío que MultiCycle ha enfrentado. Por ello, IRIS ha optado por analizar en más detalle una variedad de técnicas espectroscópicas moleculares y atómicas junto con algoritmos avanzados de procesamiento de datos. Para los materiales de packaging, la espectroscopía NIR y la imagen hiperespectral NIR (HSI) se usan comúnmente en varias etapas de clasificación por las instalaciones de gestión de residuos, pero generalmente se calibran sólo para identificar nanomateriales.

Adaptando su dispositivo VISUM HSI patentado, IRIS ha probado varias cámaras con diferentes longitudes de onda, desarrollando modelos espectrales para identificar tantas fracciones de polímeros combinados como fuera posible. La plataforma de Process Analytical Technologies (PAT) ha sido equipada con modelos de inteligencia artificial (IA) para tomar decisiones informadas sobre el proceso y actualmente se encuentra instalada en la planta piloto en las instalaciones de LÖMI (Alemania) para un período de validación a escala industrial.

 En contraste con las rutas clásicas de "reciclaje químico" (recuperación de materiales monoméricos), el enfoque de extracción selectiva de solventes que se está adoptando en MultiCycle recupera corrientes de material polimérico intactas, adecuadas para la reutilización directa de circuito cerrado en aplicaciones de procesamiento de polímeros, y lo hace para multimateriales que son intratables a la clasificación mecánica convencional. Como tal, supone un avance complementario y estratégico dentro de enfoques disponibles en la UE para hacer frente a toda la gama de desafíos de recuperación de materiales desarrollados para establecer una economía circular en el sector de los plásticos.

Trabajando en conjunto con otros proyectos europeos de innovación relacionados con el reciclaje de materiales plásticos como REFUCOAT o Biontop, IRIS pretende demostrar que es posible establecer estrategias de reciclaje eficientes y modelos circulares para cadenas de valor de packaging desde una perspectiva amplia, ya que ningún material se adapta a todas las necesidades de packaging y, por lo tanto, se necesitan muchos enfoques diferentes y complementarios para el final de la vida útil del plástico.

Ayudando a fabricar plástico nuevo a partir de plásticos difíciles de reciclar

CreaSolv® está mostrando beneficios prometedores en comparación con los métodos existentes en la recuperación de corrientes de polímeros simples de multimateriales difíciles de reciclar a pequeña escala a medida que el proyecto avanza.

A menudo, los envases están hechos de diferentes tipos de plástico, lo que los hace difíciles de reciclar. Los alimentos frescos, por ejemplo, a menudo están protegidos por estructuras de varias capas, y las tapas, películas y bandejas pueden no estar hechas del mismo tipo de plástico. Del mismo modo, los compuestos de fibras de vidrio o carbono reforzados que se encuentran en varias piezas del interior y exterior de los automóviles, presentan desafíos insuperables para las tecnologías de reciclaje actuales.

Utilizando una formulación adecuada y condiciones de proceso informadas por la tecnología avanzada de monitorización asistido por IA, se extraen y separan diferentes tipos de plástico y fibras mediante disolución selectiva y secuencial. 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, mientras que los solventes más importantes se recuperan en un circuito cerrado para usar una y otra vez.

Se espera que la instalación de demostración a escala piloto de MultiCycle en Baviera, la cual ha comenzado a funcionar en julio de 2020, permita confirmar los prometedores resultados preliminares obtenidos hasta la fecha. Sin duda, todavía hay mucho trabajo por hacer hasta el final del proyecto para finales de octubre de 2021, pero el cambio hacia una Economía Circular en el sector del plástico está cada vez más cerca. 

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