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Revista Plásticos Modernos: Residuos plásticos complejos: circularidad y transformación en materias primas para la industria.


Residuos plásticos complejos: circularidad y transformación en materias primas para la industria.

Autores: Dr. Goio Borge1 Dr. Alfredo Balmaceda1,

1 ZICLA

gborge@zicla.com; abalmaceda@zicla.com

 Resumen.

Numerosos flujos de residuos plásticos complejos acaban en los vertederos por falta de una oferta clara y consistente de soluciones viables desde el punto de vista técnico, logístico o económico. Estos flujos suelen contener materiales plásticos de altísima calidad así como también metales, tierras raras y otros componentes que ameritan trabajar en pos de su valorización. En este artículo se presentan dos proyectos piloto realizados tendentes a encontrar soluciones para estos flujos que permitan que lleguen a la industria en forma de materias primas de calidad y competitivas en el mercado.

Palabras claves: plásticos reciclados, valorización, reciclaje, circularidad.

 Abstract.

Several streams of complex plastic waste end up in landfills because of the lack of a clear and consistent offer of technically, logistically or economically viable solutions. These flows usually contain very high quality plastic materials as well as metals, rare earths and other components that merit working for their recovery. This article presents a pair of pilot projects aimed at finding solutions for these flows that allow them to reach the industry in the form of quality and competitive raw materials.

Keywords: recycled plastics; recovery; waste recycling; circularity.

Introducción.

Los residuos plásticos complejos en el marco de los residuos plásticos.

En la Fig.1 se muestra la evolución del reciclaje de residuos plásticos en el país entre 2004 y 2014 publicado por Cicloplast:

Fig. 1 Evolución del reciclaje de residuos plásticos en España entre 2004 y 2014. Fuente: Cicloplast.

Según el informe 1999-2009 elaborado por Cicloplast, en España, en el año 2009 se reciclaron aproximadamente 483.000 t de material plástico para un consumo estimado de 3.100.000 t, lo que representa cerca del 16%. El origen del material plástico reciclado fue principalmente el sector de envases, siendo en 2014 el 82% del total.

 

En la Fig.2 se muestra el origen de los residuos plásticos en España englobados principalmente en el sector de envases y embalajes, tuberías y piezas industriales publicado en 2014 por Cicloplast.

Fig. 2 Origen de los residuos plásticos en España. Fuente: Cicloplast.

Las fracciones de residuos plásticos procedentes de aparatos eléctricos y electrónicos, y de vehículos fuera de uso representan respectivamente el 2,8 y el 1,3% del total de residuos plásticos generados, y si bien son minoritarios comparados con otras fracciones, no por eso son pequeñas. Además estos residuos contienen a los llamados residuos plásticos complejos que están formados por diversas resinas difíciles de separar entre sí, así como mezclas con otros materiales tales como metales, cauchos, textiles, tierras raras, etc. Estos residuos aparecen con frecuencia en las instalaciones de gestión de residuos y se caracterizan por el alto potencial económico de su reciclaje debido a la calidad de los materiales plásticos que es posible obtener en muchos casos de manera relativamente sencilla.

Los residuos de plásticos complejos en los gestores de residuos.

Los gestores de residuos de plásticos complejos procedentes de los Aparatos Eléctricos y Electrónicos (RAEE) y de los Vehículos Fuera de Uso (VFU) han centrado tradicionalmente sus procesos de reciclaje en la recuperación de los metales contenidos en los mismos. Además de suponer el mayor porcentaje en peso dentro del residuo, los metales de mayor presencia en este tipo de residuos (hierro, aluminio, cobre) son en general fácilmente reciclables y el consumo tradicional de metales reciclados por el sector metalúrgico ha sido tradicionalmente elevado. Pero, por otro lado, esto ha supuesto que los procesos de reciclaje de las corrientes plásticas no hayan sido priorizados por este tipo de gestores. No es extraño por ello que sean generadores de corrientes importantes de residuos plásticos complejos, en los que existen trazas de metales y frecuentemente una presencia importante de otras fracciones empleadas en la fabricación de los productos. En el caso del VFU, esta mezcla compleja resultado del proceso industrial de reciclaje suele denominarse Fracción Ligera de Fragmentación (FLUFF) y supone una presión importante para los vertederos del país. En ambos casos, los materiales plásticos utilizados en las piezas que componen los productos son de alta calidad, dadas las exigencias de las especificaciones de ambos sectores, automoción y equipos eléctricos y electrónicos.

Las soluciones que pueden darse a este tipo de residuos dependen de las características de la cadena de valor implicada, especialmente en el fin de vida del producto, dado el compromiso, escaso en general, de fabricantes de equipos eléctricos y electrónicos y de automóviles en la reciclabilidad de las fracciones plásticas que integran sus productos, y varían desde la aplicación de tecnologías de separación a la implantación de logísticas y procedimientos de actuación diferenciados en los gestores de residuos y/o recicladores de plástico. En todos los casos deben considerarse también las circunstancias legales que pueden afectar a las fracciones plásticas (por ejemplo, la presencia en los RAEE de componentes retardantes de llama basados en compuestos bromados).

A la heterogeneidad de los residuos plásticos producidos por estos gestores debe sumarse el carácter tradicional de la recuperación de los metales, y la extensa variedad de procesos y maquinarias de preparación, pretratamiento y tratamiento disponibles en estas instalaciones, de modo que incluso partiendo del mismo RAEE ó VFU (si esto fuera posible), gestores distintos podrían proporcionar distintos residuos plásticos complejos.

A continuación se muestran dos soluciones específicas desarrolladas para estos casos, que pueden ser además de utilidad en la creación de estrategias para otros residuos plásticos complejos procedentes de otros sectores industriales y de gestión de residuos.

 Los residuos plásticos de equipos eléctricos y electrónicos (RAEE).

Indumetal Recycling, empresa especializada en la gestión de RAEE, es líder en España en procesos de obtención de fracciones purificadas procedentes de los RAEE que recibe del país y de otros países europeos. Dispone de procesos selectivos que permiten generar corrientes de calidad comercializables en el mercado secundario de plásticos estirénicos, pero aun así genera anualmente corrientes importantes de residuos plásticos mezclados, para los que dispone de soluciones ‘downcycling’ que aplica para su gestión. Así, el objetivo del proyecto FÉNIX (liderado por Indumetal Recycling y con participación del centro tecnológico Gaiker-IK4, Aligoplast y Zicla, y financiado por Ihobe, la Sociedad Pública de Gestión Ambiental del País Vasco), fue conseguir reciclar con un valor añadido mayor estas fracciones mediante la implantación de una tecnología limpia novedosa para la purificación de esta corriente residual compuesta por una mezcla compleja de plásticos y otros materiales generados en el proceso de tratamiento de RAEE. En la Fig.3 se presenta una muestra típica de este tipo de residuos.

Fig.3 Residuos de aparatos eléctricos y electrónicos. Fuente: Proyecto Fenix.

La necesidad del proyecto responde también a situaciones paralelas en el sector. Por un lado, la crisis ha reducido la generación de RAEE debido al alargamiento de la vida de los equipos mientras que las crecientes fugas ilegales de RAEE de los sistemas de recogida y reciclaje (Sistema Colectivo de Responsabilidad Ampliada del Productor  – SCRAP) implantados en base al requerimiento legal de responsabilidad extendida del productor, está abocando hacia una pérdida de la rentabilidad de los recicladores europeos de RAEE. Esta es la razón, unido a una bajada importante de los precios de las materias primas, por lo que profundizar en soluciones de reciclaje de valor o “upcycling” es especialmente importante para el sector especializado en la gestión del RAEE.

Por otro lado, la gestión de los plásticos del RAEE se ve complicada por la presencia en los mismos de diferentes tipos de retardantes de llama que contienen compuestos bromados. Esto se debe a que las directivas europeas prohíben el uso de varios componentes bromados en la fabricación de nuevos aparatos eléctricos y electrónicos. Sin embargo, la larga vida de los equipos actuales, o la fabricación masiva de productos electrónicos sometidos a menor regulación en mercados no europeos que se comercializan en Europa implica que numerosas fracciones plásticas de los RAEE que reciben los gestores europeos de RAEE sigan conteniendo estos compuestos.

En este caso, la solución más acorde a la coyuntura del mercado, al flujo del material residual y a las propias instalaciones de la empresa, es tecnológica, pero requiere:

  • Un pretratamiento adaptado a las condiciones exigentes de alimentación del proceso de filtrado en continuo – tecnología capaz de optimizar la separación de las diferentes tipologías de plásticos contenidos en los residuos,
  • Una separación de las fracciones bromadas de los plásticos procedentes de tratamiento de RAEE mediante flotación en líquidos densos. Este proceso da lugar a mermas elevadas que llegan, dependiendo de los materiales, del 25 al 63% y que encarece sustancialmente el proceso de segregación y recuperación de materiales.

Así, se ha obtenido un nuevo producto plástico en forma de granza, constituido por una mezcla de plásticos estirénicos, fundamentalmente ABS y PS, competitivo en el mercado. En la Fig.4 se muestran imágenes de la granza obtenida y de las probetas elaboradas con ella.

Fig.4 Muestra de la granza obtenida y de las probetas elaboradas con ella. Fuente: Proyecto Fenix.

Las características de la granza obtenida se recogen en la Tabla 1. Las propiedades cuantitativas de diferentes grados de ABS (desde el ABS de alto impacto al ABS resistente al calor) tienen un rango de valores que la granza reciclada obtenida cumple adecuadamente. Por ejemplo, densidades entre 1,02 y 1,07 gcm-3, elongación en la rotura entre 5 y 30%, o módulo de elasticidad aproximado de 2.300 MPa

Tabla 1.- Características de la granza obtenida en el tratamiento del plástico de RAEE

Propiedad Valor Medio
Densidad (g/cm3) 1,0747
Resistencia a la tracción (MPa) 38,1
Módulo de elasticidad en tracción (MPa) 2140
Elongación en la rotura (%) (*) 11
Resistencia a la flexión (MPa) 68,2
Módulo de flexión (MPa) 2530
Resistencia al impacto Charpy sin entalla (KJ/m2) 32,9

 

Es la primera vez que se aplica esta tecnología en España, permitiendo a la Administración valorar la posibilidad de implementar un requisito de limitación del vertido de esta corriente. Esta misma tecnología permitiría una mejor segregación por tipologías y una purificación más eficiente de los plásticos actualmente reciclados con menor valor añadido.

El análisis de viabilidad económica realizado muestra un potencial de negocio si se suministran al mercado elevadas cantidades de forma constante de este material secundario con una composición homogénea, que justifique la industrialización del proceso.

El material de partida es el más abundante en la producción de Indumetal, el de precio actual de venta más bajo y el que tratándolo en el filtro en continuo, da lugar a una nueva materia prima color gris claro que podría trabajarse con colorantes y prestaciones adecuadas para comercializarse por ejemplo como un PS mejorado con carga de ABS.

La participación de la administración pública en el éxito de la iniciativa es importante: podrá contribuir a la solución aclarando las dudas existentes sobre contenidos de sustancias bromadas, facilitando el acceso a ayudas a la inversión ambiental y facilitando contactos con otros generadores de residuos plásticos, además de la posibilidad de compaginar la implementación del proceso con una progresiva limitación legal del vertido del residuo.

Los residuos plásticos de vehículos fuera de uso.

Se estima que en España la generación de los residuos plásticos procedentes de los VFU supera las 100.000 t/año, la mayor parte de los cuales acaba en los vertederos. El proyecto Rolling Plastics ha sido liderado por Zicla y en él han participado el Centro Tecnológico Gaiker-IK4 y la empresa de plásticos Jubedi. Además ha contado con la colaboración de un CAT de cada provincia vasca: Desguaces Vidaurreta en Hondarribia (Gipuzkoa), Desguaces García & Arrausi en Vitoria-Gasteiz (Araba) y Reciclajes Mungia (Bizkaia), y ha sido cofinanciado por Ihobe, la Sociedad Pública de Gestión Ambiental del País Vasco, y el fondo Europeo FEDER).

Figura 5. Logos de la Sociedad Pública de Gestión ambiental del País Vasco (Ihobe) y de los fondos FEDER.

 

El proyecto ha tenido como objetivo impulsar el reciclaje de piezas de plástico procedentes de vehículos fuera de uso en Euskadi para obtener granzas de buena calidad. Se estima que el mercado potencial de estos materiales sólo en el País Vasco es de 1.600 toneladas anuales.

El proceso sistemático planteado en Rolling Plastics es común para materiales como PP, PE, ABS, PA, ASA o PC y muestra que si la segregación es adecuada, los plásticos obtenidos incluso en fase postconsumo pueden alcanzar buena calidad.

En el marco del proyecto se han realizado un estudio práctico y uno experimental sobre las corrientes plásticas presentes en los vehículos fuera de uso entregados en los Centros Autorizados de Tratamiento (CAT) y se han seleccionado las piezas que resultan más interesantes para ser extraídas teniendo en cuenta su composición y la facilidad de extracción. Las principales corrientes han sido:

  • PP en piezas como parachoques, pasos de rueda o torpedo vierteaguas
  • PE en los diferentes depósitos de gasolina, agua, líquidos, etc…
  • Plásticos estirénicos (ABS o ASA) en las parrillas frontales

En la Fig. 6 se muestran imágenes de distintas piezas de material plástico obtenidas en el transcurso del proyecto.

Fig. 6 Piezas de material plástico obtenidas en el proyecto Rolling Plastics. Fuente: Proyecto Rolling Plastics.

 Detección de los diferentes tipos de plásticos.

La detección del tipo de plásticos se ha realizado mediante analítica in situ, utilizando un sistema de identificación por espectroscopia de infrarrojo cercano (NIR) con pistola láser asociada al equipo  mIRoSpark-IoSys tal y como se muestra en la Fig. 6.

Fig. 7 mIRoSpark – Combined Device for Plastic Identification. Fuente: IoSys – Dr. Timur Seidel 2011.

Obtención de granzas.

A partir de las piezas seleccionadas de PP, y de ABS y ASA, se han realizado procesos de segregación, trituración, separación y extrusión, que han permitido eliminar la carga de impropios (piezas incrustadas como faros o focos, metales y cableado para alimentar equipos eléctricos, tornillería, herramientas para cambiar la rueda de repuesto, elementos complejos como sondas de depósitos o pequeñas válvulas y bombas, distintivos de la marca habituales en los frontales, etc…) y se han podido obtener granzas de buena calidad aptas para ser comercializadas en el mercado tanto de PP como de la mezcla de ABS y ASA.

La Tabla 2 recoge la caracterización de la granza de PP obtenida en el proceso.

De nuevo, son propiedades que cumplen requisitos específicos de los materiales de PP, como un índice de fluidez adecuado para calandrado, extrusión e inyección (entre 5 y 100 g/10 min), y una resistencia al impacto Charpy por encima de la habitual en los copolímeros de PP (40.000 Jm-2)

Tabla 2.- Granza de PP obtenida en el tratamiento de los residuos plásticos de VFU

Propiedad Valor Desviación estándar Unidades Norma
Densidad 0,9825 0,0004 g/cm3 UNE EN ISO 1186-1
Índice de fluidez 6,68 0,67 g/ 10 min UNE EN ISO 1133
Resistencia al Impacto Charpy 42.182 9.511 J/m2 UNE EN ISO 179-1/1eU:2011
Resistencia a la Tracción 21,4 0,40 MPa UNE-EN ISO 527- 2/1B/10:2012
Deformación nominal en el punto de rotura 16 1,22 % UNE-EN ISO 527- 2/1B/10:2012

 

En la Fig. 7 se muestran imágenes de las granzas de PP fabricadas y de las probetas obtenidas con ellas.

Fig. 7 Probetas y granzas de PP. Fuente: Proyecto Rolling plastics.

Las características de las granzas de ABS y ASA obtenidas en el proceso a partir de las parrillas frontales de quince VFU, se recogen en la Tabla 3.

La granza obtenida presenta características habituales en estirénicos como su alargamiento a la rotura, y otras mejoradas frente a un ASA habitual, como una mayor resistencia a la tracción.

Tabla 3.- Caracterización de las granzas ABS/ASA obtenidas en el tratamiento de parrillas frontales de VFU

(ABS/ASA) RECICLADO Valor Desviación estándar Unidades Norma
Densidad 1,0882 0,0002 g/cm3 UNE EN ISO 1186-1
Índice de fluidez 12,3 1,4 g/10 min UNE EN ISO 1133 (220ºC – 10 kg)
Resistencia al Impacto Charpy 30.563 1.980 J/m2 UNE EN ISO 179-1/1eU:2011
Resistencia a la Tracción 43,1 0,28 MPa UNE-EN ISO 527- 2/1B/10:2012
Deformación nominal en el punto de rotura 6,2 0,69 % UNE-EN ISO 527- 2/1B/10:2012

Logística planteada en el proyecto.

Tras extraer las piezas de interés en un CAT, estas se enviaron a un centro de transferencia donde se realizó la separación de impropios no plásticos y el lavado de las piezas previo a la elaboración de la trituración y extrusión para la obtención de la granza. El esquema básico seguido fue el siguiente:

La logística del proceso de reciclaje resulta muy importante, dada la escasa densidad de las piezas de plástico, para garantizar la viabilidad económica de la operación. Se priorizó por ello la búsqueda en el mismo territorio de empresas de desguaces y de un reciclador de plásticos.

 Conclusiones.

Los proyectos aquí presentados muestran que hay soluciones viables desde el punto de vista técnico y económico para que los residuos de plásticos complejos procedentes tanto de vehículos fuera de uso como de equipos eléctricos y electrónicos se transformen en materiales aptos para la industria por calidad y precio.

Por su parte, los gestores de estos residuos podrán cambiar sus prácticas actuales y valorar la posibilidad de comenzar a identificar, separar y clasificar las fracciones plásticas complejas en sus instalaciones en la medida en que conozcan casos como los planteados en este artículo y puedan valorar la rentabilidad económica de estas operaciones.

En cuanto a la Administración, frente a la posibilidad real de que sea viable el reciclaje de los residuos plásticos complejos tanto desde el punto de vista técnico como económico, podrá valorar el escenario de implementar requisitos de limitación del vertido de estas corrientes.

Referencias.

  1. Evolucion, límites y oportunidades en el horizonte 2025. Reciclado de plásticos. en España Teresa Martínez, Directora general de cicloplast. III Jornada Debate Plásticos, Reciclado y Sostenibilidad. 8 de noviembre de 2016, Valencia.
  2. Proyecto Fenix. Nueva materia prima de plásticos estirénicos procedente del tratamiento de Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos (RAEE). Proyecto de demostración de valorización de residuos y economía circular. 2014.
  3. Proyecto Rolling Plastics. Proyectos de Demostración de Economía Circular. Reciclaje de piezas de plástico de Vehículos Fuera de Uso (VFU) en desguaces de Euskadi para obtener granzas de alto valor añadido. Zicla, Gaiker, Jubedi y Econia. 2017.
  4. Plastic Waste in the Environment. European Comision. 2011.
  5. Tecnología de los plásticos: http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com.es/

 

2 Feb, 2017 I Categorías: Actualidad I No Comentarios

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