Reciclaje de plastico

El reciclaje de plástico es el proceso de recuperar desechos o desechos de plástico y reprocesar el material en productos útiles. [1] [2] [3] El reciclaje de plástico puede reducir la dependencia de los vertederos , conservar los recursos y proteger el medio ambiente de la contaminación plástica y las emisiones de gases de efecto invernadero.

Reciclaje de plastico
En el sentido de las agujas del reloj desde la parte superior izquierda:
  • Clasificación de residuos plásticos en un centro de reciclaje de flujo único
  • Botellas usadas clasificadas por color en fardos
  • HDPE recuperado listo para reciclar
  • Una regadera hecha con botellas recicladas.
.

La creciente conciencia pública sobre la contaminación plástica ha aumentado la demanda de reciclaje de plástico, pero sigue siendo un desafío desde un punto de vista técnico y económico, lo que hace que se quede por detrás de las tasas de reciclaje de materiales como el aluminio , el vidrio y el papel . En general, existen muchos tipos diferentes de plástico y estos deben separarse entre sí antes de reciclarlos, ya que dan un producto de mala calidad si se mezclan. Incluso cuando se clasifica y limpia correctamente, la forma más común de reciclaje en la que el plástico se vuelve a fundir y reformar en artículos nuevos, generalmente resulta en la degradación del polímero a nivel químico, por lo que no se puede mantener la calidad. Las tecnologías más avanzadas que pueden mitigar esta degradación sufren altos costos de capital y consumen más energía. Por lo tanto, aunque las tasas de reciclaje están mejorando, gran parte de esta actividad simplemente retrasa en lugar de evitar la eliminación final del plástico como residuo. [4] Independientemente, las evaluaciones del ciclo de vida muestran que el reciclaje, en sus diversas formas, es un bien neto para el medio ambiente. [5]

Desde el comienzo de la producción de plástico en el siglo XX hasta 2015, el mundo produjo alrededor de 6.300 millones de toneladas de desechos plásticos, de los cuales el 9% se ha reciclado; solo ~ 1% del plástico total se ha reciclado más de una vez. [6] La tasa mundial de reciclaje en 2015 fue del 19,5%, mientras que el 25,5% se incineró y el 55% restante se eliminó en vertederos. [6] Solo ~ 2% se recicló de manera sostenible en circuito cerrado . [7] A partir de 2019, debido a las limitaciones en la viabilidad económica, hay pocos incentivos para que las empresas realicen una contribución significativa a la cadena de suministro de reciclaje de plástico. [8] La industria del plástico ha sabido desde la década de 1970 que el reciclaje de la mayoría de los plásticos es poco probable debido a estas limitaciones económicas. Sin embargo, la industria ha seguido presionando para que se amplíen los programas de reciclaje y, al mismo tiempo, ha aumentado la cantidad de plástico virgen que se produce. [9] [10]

Casi todo el plástico no es biodegradable y, por lo tanto, causa un daño sistemático a los ecosistemas naturales . Por ejemplo, aproximadamente 8 millones de toneladas de desechos plásticos ingresan al océano de la Tierra cada año, causando daños al ecosistema acuático y grandes parches de basura oceánica . [11] [12] El reciclaje y otras formas de utilización, como la recuperación de energía , pueden ser parte de la reducción del plástico en el flujo de desechos, pero no alivia la insostenibilidad ambiental de la industria del plástico.

Aunque los plásticos se conocían antes del siglo XX, la producción a gran escala no se realizó hasta la Segunda Guerra Mundial . Con los suministros de metal destinados al uso militar y una mayor demanda de materiales de alto rendimiento, estas alternativas sintéticas no probadas hasta ahora se volvieron atractivas. El nailon reemplazó a la seda en los paracaídas, mientras que el plexiglás era una alternativa ligera al vidrio en los aviones. Después de la guerra, estos procesos se comercializaron rápidamente, y la era del plástico comenzó alrededor de 1950, muy ayudada por el auge económico de la posguerra .

Los movimientos ambientales globales en los años sesenta y setenta llevaron a la formación de agencias ambientales en muchas jurisdicciones, incluidas las de EE. UU. ( EPA , 1970), la UE ( DG ENV , 1973), Australia ( EPA , 1971) y Japón ( JEA 1971). En esta atmósfera de conciencia ambiental, los desechos plásticos comenzaron a ser objeto de escrutinio. [13] El primer avance importante para reducir la contaminación plástica fue posiblemente el acuerdo MARPOL de 1973 y 1978 , cuyo Anexo V prohibió por completo el vertido de plástico en el océano.

Cabildeo de la industria del plástico

Girl Scouts en una limpieza de Keep America Beautiful en 1970. La campaña Keep American Beautiful fue una campaña de lavado verde de las industrias del plástico y otras industrias contaminantes fundada en la década de 1970 para tratar de desplazar la responsabilidad de la contaminación plástica y otros envases de basura desechables a los consumidores como " tirar basura". . [14]

A medida que crecía la amenaza de una mayor regulación por parte del movimiento ambiental, la industria del plástico respondió con cabildeo para preservar sus intereses comerciales. En los EE. UU., La Ley de Recuperación de Recursos se aprobó en 1970, que dirigió a la nación hacia el reciclaje y la recuperación de energía. [13] En 1976, se habían realizado más de mil intentos de aprobar leyes para prohibir o gravar los envases, incluidos los plásticos. [15] La industria del plástico respondió presionando para que se recicle el plástico. Esto implicó una campaña de $ 50 millones / año a través de organizaciones como Keep America Beautiful con el mensaje de que el plástico podría y sería reciclado, [9] [10] así como cabildeo para el establecimiento de colecciones de reciclaje en la acera . [dieciséis]

Sin embargo, los líderes de la industria petroquímica entendieron que el plástico no podía reciclarse económicamente utilizando la tecnología de la época. Por ejemplo, un informe de abril de 1973 escrito por científicos de la industria para un ejecutivo de la industria afirma que "No hay recuperación de productos obsoletos" y que "Se produce una degradación de las propiedades y el rendimiento de la resina durante la fabricación inicial, durante el envejecimiento y en cualquier proceso de recuperación. " El informe concluyó que clasificar el plástico es "inviable". Esto también era conocido por la comunidad científica, con informes contemporáneos que destacaban numerosas barreras técnicas. [17] [18] [19] [20]

A nivel mundial, los desechos plásticos se eliminaron casi en su totalidad a través de vertederos hasta principios de la década de 1980, cuando las tasas de incineración comenzaron a aumentar. Aunque se conocía una mejor tecnología, [21] estos primeros incineradores a menudo carecían de combustores avanzados o sistemas de control de emisiones, lo que conducía a la liberación de dioxinas y compuestos similares a las dioxinas . [22] La sustitución o mejora de estas instalaciones por otras más limpias con valorización energética de residuos ha sido gradual.

No fue hasta finales de la década de 1980 que el reciclaje de plástico comenzó en serio. En 1988, el grupo de la industria estadounidense, la Sociedad de la Industria del Plástico, creó el Consejo de Soluciones de Residuos Sólidos como una asociación comercial para vender la idea del reciclaje de plástico al público. [23] La asociación presionó a los municipios estadounidenses para que lanzaran o expandieran programas de recolección de desechos plásticos y para presionar a los estados de EE. UU. Para exigir el etiquetado de envases y productos de plástico con símbolos de reciclaje. [9] [10] Esto coincidió con la introducción de los códigos de identificación de resina en 1988, que proporcionaron un sistema estándar para la identificación de varios tipos de polímeros en las instalaciones de recuperación de materiales , donde la clasificación de plástico todavía se realizaba en gran parte a mano. Al mismo tiempo, la creciente globalización permitió la exportación de residuos plásticos de las economías avanzadas a las economías en desarrollo y de ingresos medios, donde podrían clasificarse y reciclarse de forma más económica. El comercio mundial anual de residuos plásticos comenzó a aumentar rápidamente a partir de 1993. [24]

Limitaciones comerciales internacionales recientes

Muchos gobiernos cuentan los artículos como reciclados si han sido exportados para ese propósito, sin embargo, estos desechos plásticos exportados pueden manejarse incorrectamente, lo que les permite ingresar al medio ambiente como contaminación plástica . [25] [26] En 2016 se exportaron alrededor de 14 Mt de todos los residuos plásticos destinados al reciclaje, y China se llevó alrededor de la mitad (7,35 millones de toneladas). [24] Sin embargo, gran parte de esto era plástico mixto de baja calidad que era difícil de clasificar y reciclar y terminó acumulándose en los vertederos y en las recicladoras, o siendo arrojado. En 2017, China comenzó a restringir las importaciones de plásticos de desecho en la Operación National Sword . Europa y América del Norte sufrieron retrasos extremos en el flujo de desechos, y los desechos plásticos terminaron siendo exportados a otros países, principalmente en el sudeste asiático, como Vietnam y Malasia, pero también a lugares como Turquía e India con regulaciones ambientales menos estrictas. [27] [28] En 2019, el comercio internacional de desechos plásticos se reglamentó en el marco del Convenio de Basilea .

Producción global anual de plásticos y cantidades aproximadas descartadas, recicladas o incineradas.

La cantidad total de plástico jamás producida en todo el mundo, hasta 2015, se estima en 8.300 millones de toneladas. [6] Aproximadamente 6.300 millones de toneladas de esto se han descartado como residuos, de los cuales alrededor del 79% se han acumulado en vertederos o en el medio ambiente natural, el 12% se incineraron y el 9% se recicló, aunque solo ~ 1% de todo el plástico se ha jamás se ha reciclado más de una vez. [6]

En 2015, la producción mundial había alcanzado unas 381 Mt por año, [6] más que el peso combinado de todos los habitantes de la Tierra. [29] La tasa de reciclado en ese año fue del 19,5%, mientras que el 25,5% se incineró y el 55% restante se eliminó, principalmente en vertederos. Estas tasas están muy por detrás de las de otros materiales reciclables, como el papel, el metal y el vidrio. Aunque el porcentaje de material que se recicla o incinera aumenta cada año, el tonelaje de residuos sobrantes también sigue aumentando. Esto se debe a que la producción mundial de plástico sigue aumentando año tras año. La producción sin control podría alcanzar ~ 800 Mt por año para 2040, aunque la implementación de todas las intervenciones factibles podría reducir la contaminación plástica en un 40% con respecto a las tasas de 2016. [30]

Un enfoque de promedios globales puede disfrazar el hecho de que las tasas de reciclaje también varían entre los tipos de plástico. Existen varios plásticos diferentes, cada uno con distintas propiedades químicas y físicas. Esto conduce a diferencias en la facilidad con la que se pueden clasificar y reprocesar; ya que las tasas de reciclaje varían. Las botellas de PET y HDPE tienen las tasas de reciclaje más altas, mientras que otras, como la espuma de poliestireno , a veces no se reciclan en absoluto.

El porcentaje de plástico que puede reciclarse por completo, en lugar de reciclarse o desecharse, puede aumentar cuando los fabricantes de productos envasados ​​minimizan la mezcla de materiales de embalaje y eliminan los contaminantes. La Asociación de Recicladores de Plásticos ha publicado una "Guía de diseño para la reciclabilidad". [31]

Datos regionales

Asia y Africa

La tasa de utilización de residuos plásticos de Japón se situó en 39% en 1996, aumentando a 73% en 2006, 77% en 2011, [32] 83% en 2014 [33] y 86% en 2017, según el Instituto de Gestión de Residuos Plásticos de la nación. [34] Esta alta tasa de utilización en Japón se debe al uso de enfoques más allá del reciclaje, como la incineración se conoce como "reciclaje térmico", ya que el plástico en sí es un combustible y reduce el consumo de aceite de los incineradores. [ cita requerida ]

The Ocean Conservancy informó que China, Indonesia, Filipinas, Tailandia y Vietnam arrojan más plástico al mar que todos los demás países juntos. [35] Scientific American informó que China vierte el 30% de todos los plásticos en el océano, seguida de Indonesia, Filipinas, Vietnam, Sri Lanka, Tailandia, Egipto, Malasia, Nigeria y Bangladesh. [36]

Estados Unidos

En 2015, Estados Unidos produjo 34,5 millones de toneladas de plástico, lo que representa aproximadamente el 13% del total de residuos. [37] Aproximadamente el 9% de eso se recicló. La mayor parte del flujo de desechos es biodegradable, pero el plástico, aunque solo el 13% del flujo de desechos, es persistente y se acumula. [37]

En muchas comunidades, no todos los tipos de plásticos son aceptados para los programas de recolección de reciclaje en las aceras debido a los altos costos de procesamiento y la complejidad del equipo requerido para reciclar ciertos materiales. A veces también hay una demanda aparentemente baja del producto reciclado, dependiendo de la proximidad del centro de reciclaje a las entidades que buscan materiales reciclados. Otra barrera importante es que el costo de reciclar ciertos materiales y el precio de mercado correspondiente para esos materiales a veces no presenta ninguna oportunidad de lucro. El mejor ejemplo de esto es el poliestireno (comúnmente llamado espuma de poliestireno), aunque algunas comunidades, como Brookline, Massachusetts , están avanzando hacia la prohibición de la distribución de envases de poliestireno por parte de las empresas locales de alimentos y café. [38] [39]

Fardos de HDPE clasificados en una instalación de recuperación de materiales

Muchos artículos de plástico llevan símbolos que identifican el tipo de polímero del que están hechos. Estos códigos de identificación de resina , a menudo abreviados como RIC, se utilizan internacionalmente, [40] y fueron desarrollados originalmente en 1988 por la Sociedad de la Industria del Plástico (ahora Asociación de la Industria del Plástico) en los Estados Unidos, pero desde 2008 han sido administrados por ASTM International. , una organización de estándares . [40]

Los RIC no son obligatorios en todos los países, pero muchos productores marcan voluntariamente sus productos de todos modos. Más de la mitad de los estados de EE. UU. Han promulgado leyes que exigen que los productos de plástico sean identificables. [41] Hay 7 códigos en total, 6 para los plásticos básicos más comunes y 1 para todo lo demás. La UE mantiene una lista de 9 códigos similar que también incluye ABS y poliamidas . [42] Los RIC se basan claramente en el símbolo de reciclaje y han suscitado críticas por causar confusión en los consumidores, ya que implica que el artículo siempre será reciclable cuando no sea necesariamente el caso. [43]

Los RIC no son particularmente importantes para el reciclaje de flujo único , ya que estas operaciones están cada vez más automatizadas. Sin embargo, en algunos países se exige a los ciudadanos que separen sus residuos plásticos según el tipo de polímero antes de la recogida de basuras y, para ello, los RIC son muy útiles. Por ejemplo, en Japón, las botellas de PET se recogen por separado para su reciclaje.

Código de identificación de plástico Tipo de polímero plástico Propiedades Aplicaciones de envasado habituales Temperaturas de fusión y transición vítrea (° C)Módulo de Young (GPa)
Symbol Resin Code 01 PET.svg
Tereftalato de polietileno (PET)Claridad, fuerza, tenacidad, barrera al gas y la humedad. Botellas de refrescos, agua y aderezos para ensaladas; tarros de mantequilla de maní y mermelada; tapas de cono de helado; pequeña electrónica no industrialTm = 250; [44] Tg = 76 [44]2–2,7 [45]
Symbol Resin Code 02 PE-HD.svg
Polietileno de alta densidad (HDPE)Rigidez, fuerza, tenacidad, resistencia a la humedad, permeabilidad a los gases Tuberías de agua, tuberías de gas y contra incendios, conductos eléctricos y de comunicaciones, baldes de cinco galones , botellas de leche, jugo y agua, bolsas de comestibles, algunas botellas de artículos de tocadorTm = 130; [46] Tg = −125 [47]0,8 [45]
Symbol Resin Code 03 PVC.svg
Cloruro de polivinilo (PVC)Versatilidad, facilidad de mezcla, fuerza, tenacidad. Envases blíster y film transparente para productos no alimentarios. De vez en cuando envasado de alimentos. No embalaje, como aislamiento de cables eléctricos, tuberías rígidas y discos de vinilo.Tm = 240; [48] Tg = 85 [48]2.4–4.1 [49]
Symbol Resin Code 04 PE-LD.svg
Polietileno de baja densidad (LDPE)Facilidad de procesamiento; fuerza; flexibilidad; facilidad de sellado; barrera de humedad.Bolsas de alimentos congelados; botellas comprimibles, p. ej. miel, mostaza; películas adhesivas; tapas de contenedores flexiblesTm = 120; [50] Tg = −125 [51]0,17-0,28 [49]
Symbol Resin Code 05 PP.svg
Polipropileno (PP)Fuerza; resistencia al calor, productos químicos, grasas y aceites; barrera de humedad.Vajilla reutilizable para microondas o recipientes para llevar; batería de cocina; envases de yogur o margerina; vasos y platos desechables ; tapas de botellas de refrescos .Tm = 173; [52] Tg = −10 [52]1,5-2 [45]
Symbol Resin Code 06 PS.svg
Poliestireno (PS)Versatilidad, claridad, fácil formación. Cartones de huevos; envasado de cacahuetes; vasos, platos, bandejas y cubiertos desechables; recipientes para llevar desechablesTm = 240 (solo isotáctico); [47] Tg = 100 (atáctica e isotáctica) [47]3–3,5 [45]
Symbol Resin Code 07 O.svg
Otro (a menudo policarbonato o ABS )Depende de polímeros o combinación de polímeros Botellas de bebidas, botellas de leche para bebés. Usos no relacionados con el embalaje del policarbonato: discos compactos, acristalamientos "irrompibles", carcasas de aparatos electrónicos, lentes (incluidas gafas de sol), paneles de instrumentos. [53]Policarbonato: Tg = 145; [54] Tm = 225 [55]Policarbonato: 2,6; [45] Plásticos ABS: 2,3 [45]

Fardos de botellas PET clasificadas por colores (azules, transparentes y verdes) Olomouc, República Checa.

El reciclaje comienza con la recogida y clasificación de los residuos. La recolección en la acera opera en muchos condados, y las recolecciones se envían a una instalación de recuperación de materiales o planta MBT donde el plástico se separa, limpia y clasifica para la venta. Todo lo que no se considere apto para el reciclaje se enviará a vertedero o incineración. Estas operaciones representan una gran proporción de los costos financieros y energéticos asociados con el reciclaje.

La clasificación del plástico es más complicada que cualquier otro material reciclable porque se presenta en una mayor variedad de formas. El vidrio se separa en 3 corrientes (transparente, verde y ámbar), los metales suelen ser acero o aluminio y se pueden separar mediante imanes o separadores de corrientes parásitas ; el papel suele clasificarse en una sola corriente. En comparación, alrededor de 7 tipos de polímeros básicos representan aproximadamente el 80% de los desechos plásticos, y el 20% restante consiste en una miríada de tipos de polímeros. Estos diferentes polímeros son ampliamente incompatibles entre sí cuando se reciclan, pero incluso los artículos fabricados con el mismo tipo de polímero pueden ser incompatibles dependiendo de los aditivos que contengan. Estos son compuestos mezclados con plásticos para mejorar el rendimiento e incluyen estabilizadores , rellenos y, lo que es más importante, tintes . [56] Los plásticos transparentes tienen el valor más alto, ya que aún pueden teñirse, mientras que el plástico negro o de colores fuertes es mucho menos valioso.

Se han desarrollado varios enfoques y tecnologías para clasificar el plástico, [2] que se pueden combinar de diferentes formas. [57] Dado que los tipos de polímeros diferentes pueden ser incompatibles entre sí, es esencial una clasificación precisa, aunque en la práctica ningún enfoque es 100% eficaz. [58] [59] [57] Los bioplásticos y los plásticos biodegradables representan actualmente solo una pequeña parte de los residuos domésticos, pero su creciente popularidad puede complicar aún más la clasificación de los residuos plásticos.

Separación manual

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Separación manual de residuos mezclados (2 min).

La clasificación de los desechos a mano es el método más antiguo y sencillo de separar el plástico. En los países en desarrollo, esto lo pueden hacer los recicladores , mientras que en un centro de reciclaje los trabajadores recogen los artículos de una cinta transportadora. Requiere bajos niveles de tecnología e inversión, pero puede tener altos costos operativos relativos debido a la necesidad de una gran fuerza laboral. Aunque muchos artículos de plástico tienen códigos de identificación, los trabajadores rara vez tienen tiempo para buscarlos, por lo que existen problemas de ineficiencia e inconsistencia en el proceso de clasificación. Independientemente, incluso las instalaciones avanzadas retienen recolectores manuales para solucionar problemas y corregir errores de clasificación por equipo. [57] A nivel mundial, el proceso se centra en aquellos materiales que son más valiosos, como las botellas transparentes de PET , y una cantidad significativa de residuos continúa en el vertedero. Las condiciones de trabajo pueden ser insalubres. [60]

Separación de densidad

Los plásticos se pueden separar aprovechando las diferencias en sus densidades. En este enfoque, el plástico se muele primero en escamas de un tamaño similar, se lava y se somete a separación por gravedad . [61] Esto se puede lograr utilizando un clasificador de aire o un hidrociclón , o mediante el método de flotación y sumidero húmedo. [62] Estos enfoques solo permiten la clasificación parcial, ya que algunos polímeros tienen rangos de densidad similares. [61] El PP y el PE permanecerán juntos, al igual que el PET , el PS y el PVC . Además, si el plástico contiene un alto porcentaje de cargas, esto puede afectar su densidad. [63] La fracción más ligera de PP y PE se conoce como poliolefina mixta (MPO) y puede venderse como un producto de bajo valor, [64] la fracción de plásticos mixtos más pesada no suele ser reciclable.

Separación electrostática

En los separadores electrostáticos, el efecto triboeléctrico se utiliza para cargar eléctricamente partículas de plástico; cargándose diferentes polímeros en diferentes grados. A continuación, se envían a través de un campo eléctrico aplicado, que los defectos en función de su carga, dirigiéndolos a los colectores apropiados. Al igual que con la separación por densidad, las partículas deben estar secas, tener una distribución de tamaño cercana y tener una forma uniforme. [65] La separación electrostática puede ser complementaria a la separación por densidad, permitiendo la separación completa de los polímeros, [66] sin embargo, estos seguirán siendo de colores mezclados.

Separación basada en sensores

Una planta de reciclaje avanzada que utiliza separación óptica

Este enfoque puede ser altamente automatizado e involucra varios tipos de sensores conectados a una computadora, que analiza los artículos y los dirige a conductos o correas apropiados. [67] La espectroscopia de infrarrojo cercano se puede utilizar para distinguir entre tipos de polímeros, [68] aunque puede tener problemas con plásticos negros o de colores fuertes, así como con materiales compuestos como papel recubierto de plástico y envases de varias capas , todos los cuales pueden dar lugar a errores lecturas. La clasificación óptica , como los clasificadores de color o las imágenes hiperespectrales, puede organizar aún más los plásticos por color. La separación basada en sensores es más cara de instalar, pero tiene las mejores tasas de recuperación y produce más productos de alta calidad. [57]

Desechos de plástico

Los desechos plásticos se pueden dividir en dos categorías; chatarra industrial y residuos posconsumo . La chatarra se genera durante la producción de artículos de plástico y, por lo general, se maneja de manera completamente diferente a los desechos posconsumo. [69] Puede incluir tapajuntas , guarniciones de bebederos y rechazos. Como se recoge en el punto de fabricación, estará limpio y será de un tipo y grado de material conocidos. Por lo tanto, suele ser de alta calidad y valor. Dado que la chatarra se comercializa principalmente de empresa a empresa y no a través de las instalaciones municipales, a menudo no se incluye en las estadísticas oficiales. [69]

Compatibilización de polímeros

La mayoría de los polímeros que se utilizan en la actualidad son materiales termoendurecedores que se pueden volver a fundir y reformar en nuevos elementos. Esta suele ser la forma de reciclaje más simple y económica y tiene una huella de carbono más baja que la mayoría de los otros procesos. [70] Sin embargo, varios factores pueden llevar a que la calidad del polímero se reduzca cuando se recicla de esta manera.

Los plásticos se reprocesan en cualquier lugar entre 150-320 ° C, dependiendo del tipo de polímero, [61] y esto es suficiente para causar reacciones químicas no deseadas que resultan en la degradación del polímero . [71] Esta degradación puede acelerarse mediante los aditivos presentes en el plástico. Por ejemplo, los aditivos oxo-biodegradables , que están destinados a mejorar la biodegradabilidad del plástico, también aumentan el grado de degradación térmica. [72] [73] De manera similar, los retardantes de llama pueden tener efectos no deseados. [74] La calidad del producto también depende en gran medida de qué tan bien se haya clasificado el plástico. Muchos polímeros son inmiscibles entre sí cuando se funden y se separarán en fases (como el aceite y el agua) durante el reprocesamiento. Los productos fabricados a partir de tales mezclas contienen muchos límites entre los diferentes tipos de polímeros y la cohesión a través de dichos límites es débil, lo que conduce a propiedades mecánicas deficientes.

Muchos de estos problemas tienen soluciones tecnológicas, aunque tales soluciones conllevan un costo financiero. Estabilizadores de polímeros avanzados y se pueden utilizar para proteger los plásticos de los rigores del reprocesamiento térmico. [75] Los retardadores de llama pueden eliminarse mediante tratamiento químico, [76] mientras que los aditivos metálicos dañinos pueden inertizarse con desactivadores . Finalmente, las propiedades de los plásticos mixtos se pueden mejorar mediante el uso de compatibilizadores. [77] [78] Se trata de compuestos que mejoran la miscibilidad entre tipos de polímeros para dar un producto más homogéneo , con mejor cohesión interna y propiedades mecánicas mejoradas. Actúan en el límite entre diferentes polímeros y son moléculas pequeñas que poseen dos regiones químicas diferentes, cada una de las cuales es compatible con un determinado polímero. Esto les permite actuar como clavos moleculares o tornillos, anclando los polímeros entre sí. Como resultado, los compatibilizadores se limitan normalmente a sistemas dominados por dos tipos particulares de plástico y no son una opción rentable para mezclas sin clasificar de varios tipos de polímeros. No existe un compatibilizador único para todas las combinaciones de plásticos.

Reciclaje de circuito cerrado

En el reciclaje de ciclo cerrado (o primario), el plástico usado se recicla sin cesar en nuevos artículos de la misma calidad y tipo. Por ejemplo, convertir botellas de bebidas en botellas de bebidas. Puede considerarse un ejemplo de economía circular . El reciclado mecánico continuo de plástico sin reducción de la calidad es muy difícil debido a acumulativa degradación del polímero , [79] y en 2013 sólo el 2% de los envases de plástico se recicla en un bucle cerrado. [7] Aunque se ha investigado el reciclaje de ciclo cerrado para muchos polímeros, [79] hasta la fecha, los únicos éxitos industriales han sido con el PET. [80] La razón de esto es que la degradación del polímero en el PET a menudo es reparable. Las cadenas de polímeros de PET tienden a escindirse en sus grupos éster y los grupos alcohol y carboxilo que quedan por esto pueden volver a unirse mediante el uso de agentes químicos llamados prolongadores de cadena. [81] El PMDA es uno de esos compuestos.

Reciclaje de circuito abierto

Esta bolsa de transporte reutilizable se ha fabricado con botellas de plástico recicladas. Es un ejemplo de reciclaje de circuito abierto.

En el reciclaje de bucle abierto (también conocido como reciclaje secundario, o downcycling ) la calidad del plástico se reduce cada vez que se recicla, por lo que el material no se recicla de forma indefinida y, finalmente, se convierte en residuos. Es el tipo de reciclaje de plástico más común. [7] El reciclaje de botellas de PET en vellón u otras fibras es un ejemplo común y representa la mayor parte del reciclaje de PET. [82] Aunque este enfoque solo retrasa el envío del material al vertedero o la evaluación del ciclo de vida de la incineración muestra que tiene un beneficio ecológico, [83] [5] [82] ya que desplaza la producción de plástico fresco.

La reducción en la calidad del polímero se puede compensar mezclando plástico reciclado con material virgen al fabricar un nuevo producto. Los plásticos compatibilizados se pueden utilizar como reemplazo del material virgen, ya que es posible producirlos con el índice de flujo de fusión adecuado necesario para un buen procesamiento. [84] Los plásticos mixtos de baja calidad también se pueden reciclar en un circuito abierto, aunque hay una demanda limitada de tales productos, ya que además de las malas propiedades mecánicas, los residuos clasificados de forma incompleta a menudo contienen una amplia gama de tintes y colorantes. Cuando se mezclan durante el reprocesamiento, el resultado suele ser un producto de color marrón oscuro que no resulta atractivo para muchas aplicaciones. Estas mezclas se utilizan como muebles de exterior o madera de plástico . Como el material es débil pero de bajo costo, se produce en planchas gruesas para que sea resistente.

Termoendurecibles

Aunque los polímeros termoendurecibles no se funden, se han desarrollado tecnologías para su reciclaje mecánico. Por lo general, esto implica descomponer el material en una miga, que luego se puede usar para hacer nuevos materiales compuestos. Por ejemplo, los poliuretanos se pueden reciclar reconstituyendo la espuma en migajas, [85] [86] y el reciclaje de neumáticos produce de manera similar goma en miga que se puede usar como agregado . También se han desarrollado varias tecnologías de desvulcanización . [87]

En el reciclaje de materias primas (también llamado reciclaje químico o reciclaje terciario), los polímeros se reducen a sus componentes químicos ( monómeros ), que luego se pueden polimerizar nuevamente en plásticos frescos. [88] [89] [90] En teoría, se permite un reciclaje casi infinito; ya que las impurezas, aditivos, tintes y defectos químicos se eliminan por completo en cada ciclo. [91] [92] En la práctica, el reciclaje químico es menos común que el reciclaje mecánico, en parte porque aún no existen tecnologías para despolimerizar de manera confiable ciertos polímeros a escala industrial, pero también porque los costos del equipo son mucho más altos. El PET, PU y PS se despolimerizan comercialmente en diversos grados [91], pero el reciclado de materias primas de poliolefinas , que constituyen casi la mitad de todos los plásticos, es mucho más limitado. [92]

Despolimerización química

Los polímeros de condensación que presentan grupos escindibles tales como ésteres y amidas pueden despolimerizarse completamente por hidrólisis o solvólisis . Este puede ser un proceso puramente químico, pero también puede ser promovido por enzimas, como la PETasa , que es capaz de descomponer el PET. [93] [94] Estas tecnologías tienen menores costos de energía que la despolimerización térmica, pero son más limitadas en términos de los polímeros a los que se pueden aplicar. Hasta ahora, el tereftalato de polietileno ha sido el polímero más estudiado [95] y varias empresas han reciclado la materia prima a escala comercial. [91]

Despolimerización térmica

Ciertos polímeros como PTFE , poliestireno , nailon 6 y PMMA sufren despolimerización térmica cuando se calientan a temperaturas suficientemente altas. [96] Las reacciones son sensibles a las impurezas y requieren residuos limpios y bien clasificados para producir un buen producto. Incluso entonces, no todas las reacciones de despolimerización son completamente eficientes y a menudo se observa alguna pirólisis competitiva , por lo que los monómeros requieren purificación por destilación antes de su reutilización. El poliestireno reciclado como materia prima se ha comercializado [92], pero la capacidad mundial sigue siendo bastante limitada.

Montones de basura, incluidas grandes cantidades de plástico, en un incinerador en Ko Tao , Tailandia. Los incineradores bien regulados reducen las toxinas dañinas que se liberan durante el proceso de combustión, pero no todo el plástico se quema en las instalaciones adecuadas.

La recuperación de energía (también llamada reciclaje de energía o reciclaje cuaternario) implica quemar residuos de plástico en lugar de combustibles fósiles para la producción de energía. [97] [98] Su inclusión como un tipo de reciclaje puede ser controvertida, pero, no obstante, se incluye en las tasas de reciclaje informadas por muchos países. [99] [100] A menudo es el método de gestión de residuos predeterminado de último recurso, un puesto que antes ocupaba el vertedero. En las zonas urbanas, esto puede deberse a la falta de emplazamientos adecuados para los nuevos vertederos [101], pero también es el resultado de una normativa, como la Directiva sobre vertederos de la UE . Como medio de gestión de residuos es muy eficaz, reduciendo el volumen de residuos en aproximadamente un 90%, con los residuos enviados al vertedero o utilizados para hacer bloques de cemento . Aunque sus emisiones de CO 2 son obviamente altas, es difícil comparar su conveniencia ecológica general con otras tecnologías de reciclaje. [5] Si bien el reciclaje reduce las emisiones de gases de efecto invernadero en comparación con la incineración, es una forma costosa de lograr estas reducciones en comparación con la inversión en energía renovable . [102]

Los desechos plásticos pueden simplemente quemarse como RDF en un proceso de conversión de desechos en energía , o pueden convertirse químicamente en un combustible sintético primero. En cualquiera de los dos enfoques, el PVC debe excluirse o compensarse mediante la instalación de tecnologías de dicloración, ya que genera grandes cantidades de HCl cuando se quema. Esto puede corroer el equipo y provocar una cloración no deseada de los productos combustibles. [103] La combustión de plásticos se ha asociado durante mucho tiempo con la liberación de dioxinas y compuestos similares a las dioxinas ; sin embargo, estos peligros pueden mitigarse mediante el uso de combustores avanzados y sistemas de control de emisiones. La incineración con recuperación de energía sigue siendo el método más común, y las tecnologías más avanzadas, como la pirólisis, se ven obstaculizadas por obstáculos técnicos y de costos. [101] [104]

Residuos para alimentar

Los residuos plásticos se pueden despolimerizar para obtener un combustible sintético . Este tiene un poder calorífico más alto que el plástico de partida y se puede quemar de manera más eficiente, aunque sigue siendo menos eficiente que los combustibles fósiles. [105] Se han investigado varias tecnologías de conversión, de las cuales la pirólisis es la más común. [106] [107] La conversión puede tener lugar como parte de la incineración en el ciclo IGC, pero el combustible también puede venderse. La pirólisis de plásticos mixtos puede producir una mezcla bastante amplia de productos químicos (entre aproximadamente 1 y 15 átomos de carbono), incluidos gases y líquidos aromáticos. [108] [109] [110] Los catalizadores pueden dar un producto mejor definido con un valor más alto. [111] [112] [113] Los productos líquidos se pueden utilizar como combustible diesel sintético , [114] con cierta producción comercial que se lleva a cabo en varios países. [115] El análisis del ciclo de vida muestra que la conversión de plástico en combustible puede desplazar la producción de combustibles fósiles y resultar en menores emisiones netas de gases de efecto invernadero (reducción de ~ 15%). [116]

Históricamente, las tecnologías de plástico a combustible han luchado por ser económicamente viables debido a los costos de recolección y clasificación del plástico y al valor relativamente bajo del combustible producido. [106] [117] Las plantas grandes se consideran más económicas que las más pequeñas, pero requieren más inversión para construirlas. [118] [119]

Anualmente se generan millones de toneladas de residuos plásticos y esto ha llevado al desarrollo de numerosas soluciones, muchas de las cuales operan a una escala considerable. Un proceso ha sido desarrollado en el que muchos tipos de plástico se pueden usar como un carbono de origen (en lugar de coque ) en el reciclaje de la chatarra de acero , [120] con aproximadamente 200.000 toneladas de residuos plásticos siendo los procesos de esta manera cada año en Japón. [121] El plástico molido puede usarse como agregado de construcción o material de relleno en ciertas aplicaciones. Si bien generalmente es inestable en concreto estructural, su inclusión en concreto asfáltico (asfalto), subbase y aislamiento reciclado puede ser beneficioso. [122]

  • Economía del procesamiento de plásticos
  • Reciclaje de vidrio
  • Microplásticos
  • Eliminación progresiva de las bolsas de plástico ligeras
  • Reto Plásticos 2020
  • Residuos electrónicos
  • Mobro 4000

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