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SOSTENIBILIDAD
RECICLAJE QUÍMICO: BUSCANDO EL CIERRE DE CICLO PERFECTO
La última feria K dio un gran impulso a las tecnologías que descomponen el plástico en sus elementos fundamentales para aprovecharlos nuevamente. A continuación una reseña de las tecnologías principales.
IVÁN DARÍO LÓPEZ G. PhD; JUAN CARLOS ORTÍZ, MÁG.; ALEJANDRO SERNA, ING. ESP ICIPC, INSTITUTO DE CAPACITACIÓN E INVESTIGACIÓN DEL PLÁSTICO Y EL CAUCHO
El concepto de economía circular se refiere a la transformación de los desechos para que regresen nuevamente a la fuente, con el objetivo final de preservar los recursos naturales, permitiendo el crecimiento económico pero minimizando los impactos ambientales. Cuando en un proceso de recuperación se logra preservar las propiedades de las materias primas y reutilizarlas en los mismos productos, se trata de un proceso de reciclaje de ciclo cerrado. En cualquier otro caso, se habla de un proceso de reciclaje de ciclo abierto.
Un ejemplo típico de reciclaje cerrado es el de las tecnologías de reciclaje de botella a
BASF
botella de PET, en donde el material es recuperado para generar el mismo producto con iguales o mejores características de las que tenía.
Si bien el reciclaje abierto representa una disminución considerable del impacto ambiental, al darle un segundo uso al residuo y por lo tanto extendiendo el tiempo de vida de los materiales, estrictamente hablando, sigue siendo un modelo de economía lineal (a menos que en la segunda aplicación se permita un reciclaje cerrado). Si adicionalmente se tienen en cuenta las grandes dificultades de separación desde la fuente y la necesidad de tener productos multimateriales para varias aplicaciones, la posibilidad de un reciclaje cerrado, en muchos escenarios, no es factible.
Esta situación se agrava cuando se tiene en cuenta que cerca del 50% de los plásticos está destinado a estar en contacto con alimentos, y no se cuenta aún, para muchos casos, con los desarrollos tecnológicos necesarios para que los residuos posconsumo
P
Purificación: Solvólisis
D
C
Conversión: Pirólisis y gasificación Descompocisión: Depolimerización
puedan usarse nuevamente en dicha aplicación.
Para sobrepasar esta dificultad, la gran apuesta que ha hecho la industria plástica a nivel mundial es el reciclaje químico. Esta tendencia fue evidente durante la feria K de 2019, en donde diversas empresas fabricantes de resinas poliméricas presentaron sus desarrollos y pilotos en este tema. El reciclaje químico busca degradar químicamente los desechos, para volver a obtener insumos que pueden reutilizarse para generar nuevamente un polímero. Lo anterior permite superar varias limitaciones del reciclaje mecánico, como son la degradación del material después de cada ciclo de reproceso, la dificultad de reciclar mecánicamente materiales de diferentes colores y las limitaciones de obtener materiales reciclados de alto valor agregado a partir de empaques y productos multicapa y multi-materiales. Las tecnologías de reciclaje químico se pueden dividir en tres categorías, como se observa en la figura 1. TECNOLOGÍAS DE RECICLAJE QUÍMICO • La solvólisis es un proceso de separación física, en donde se usan solventes para separar el plástico de otros productos. Como insumos se requieren materiales de muy baja contaminación, lo que puede limitar su aplicabilidad en productos posconsumo. El mercado potencial de esta solución se encuentra en la separación de polímeros en estructuras multicapas y en el poliestireno expandido usado en la construcción, en donde es deseable separar el material de los agentes retardantes de llama.
• En la depolimerización el material se calienta rompiendo enlaces químicos, obteniendo cadenas cortas que pueden repolimerizarse. Para la depolimerzación pueden usarse materiales policondensados o estirénicos. En este caso, los materiales deben estar adecuadamente separados, pero no necesariamente limpios. Como salidas,
GRAN BAJAS
ALTA BAJA
GASIFICACIÓN ESCALA POSIBILIDADES DE VOLVER A SER UN POLÍMERO
TEMPERATURA DEL PROCESO GRADO DE PUREZA DE LA FUENTE REQUERIDO PEQUEÑA ALTAS
BAJA ALTA
PIROLISIS DEPOLIMERIZACIÓN DISOLUCIÓN
se esperan materiales de alto valor agregado, que pueden incluso llegar a ser usado en aplicaciones que estén en contacto directo con alimentos. Su principal mercado se encuentra en el poliestireno y en los envases de PET con colorantes.
• La pirólisis es un proceso de reciclaje químico realizado entre 400 y 600ºC, sin presencia de oxígeno para evitar la incineración. En este proceso, se rompen las cadenas del polímero para obtener nafta e hidrocarburos similares que pueden usarse para producir nuevamente polímeros o combustible. Es una técnica que permite usar materiales mezclados, pero se recomienda controlar la cantidad de PVC presente en la mezcla. En la gasificación, el material se lleva a 800-1000ºC, para generar Syngas, el cual posteriormente puede ser usado para obtener metanol, llevando a cabo pasos adicionales.
La figura 2 compara las diferentes tecnologías. Se resalta que mientras menos grado de pureza se pueda obtener en la separación de la fuente, se requieren plantas de reciclaje de mayor escala, y se reducen las posibilidades de que se vuelva a obtener un polímero. Estos son los casos de las tecnologías de gasificación y pirólisis, que como se mencionó anteriormente generan nafta y syngas, los cuales pueden ser usados para una gran cantidad de aplicaciones.En caso de que no fueran usados para obtener nuevamente polímeros, estos procesos no quedarían dentro de la definición estricta de economía circular.
Por otro lado, las tecnologías que requieren una mayor separación de la fuente, como la depolimerización y la solvólisis, pueden hacer uso de infraestructuras de producción más pequeñas facilitando temas logísticos, y el producto resultante es tendiente a ser usado en volver a generar un material polimérico.
ABRIENDO EL CAMINO
Existen varios pilotos a nivel mundial explorando estas tecnologías como alternativas de cierre de ciclo de vida a los materiales plásticos. Este es el caso de BASF, con el proyecto ChemCyclingTM, en donde se procesaron desechos plásticos por pirólisis, y el material resultante es utilizado para fabricar nuevamente polímeros grado virgen, usados dentro del piloto para la producción de partes de neveras, películas para el empaque de quesos, fabricación de poliestireno expandido para embalajes, entre otros.
Otro piloto que se está llevando a cabo en la actualidad es el proyecto ResolVe, en donde participan la empresa INEOS, el Instituto de Procesamiento y Reciclaje (IAR) y el Instituto de Procesamiento de Plásticos (IKV) de Aachen. En este proyecto se realiza la depolimerización de productos reciclados de poliestireno usando una extrusora doble husillo, para obtener materiales de alto valor agregado para aplicaciones de plásticos que estarían en contacto con alimentos.
La empresa Sabic desde hace un año lanzó su concepto de “balance de masa”, en donde para la obtención de polímeros grado virgen se combinan fuentes fósiles con fuentes naturales e insumos provenientes de pirólisis. En este caso, los polímeros son certificados con el sello ISCC+ (International Sustainability and Carbon Certification plus), y se proyecta tener plantas comerciales con esta tecnología en Holanda para 2021.
El reciclaje químico se plantea como una opción interesante para expandir y profundizar el concepto de economía circular en los productos plásticos. Sin embargo, es importante resaltar que la mayoría de tecnologías de reciclaje químico no están todavía disponibles como soluciones comerciales de gran escala, y se requiere aún una investigación intensiva, lo que hace un llamado a la instituciones académicas e industriales para que se fortalezcan en infraestructura, y conocimiento de estas soluciones.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen a INNPULSA Colombia por el proyecto cofinanciado con el ICIPC: “Transferencia de conocimiento y desarrollo de soluciones de empaques sostenibles usando criterios de responsabilidad extendida al productor (REP)” y al Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación de Colombia. TP
