Bloc.

Revista Plàstics Moderns: Residus plàstics complexos: circularitat i transformació en matèries primeres per a la indústria.

Revista Plàstics Moderns: Residus plàstics complexos: circularitat i transformació en matèries primeres per a la indústria.

Resum.

Nombrosos fluxos de residus plàstics complexos acaben en els abocadors per falta d’una oferta clara i consistent de solucions viables des del punt de vista tècnic, logístic o econòmic. Aquests fluxos solen contenir materials plàstics d’altíssima qualitat així com també metalls, terres rares i altres components que mereixen treballar darrere de la seva valorització. En aquest article es presenten dos projectes pilot realitzats tendents a trobar solucions per a aquests fluxos que permetin que arribin a la indústria en forma de matèries primeres de qualitat i competitives en el mercat.

 

Paraules claus: plàstics reciclats, valorització, reciclatge, circularitat.

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.

A la Fig.1 es mostra l’evolució del reciclatge de residus plàstics al país entre 2004 i 2014 publicat per Cicloplast:

Fig. 1 Evolució del reciclatge de residus plàstics a Espanya entre 2004 i 2014. Font: Cicloplast

Segons l’informe 1999-2009 elaborat per Cicloplast, a Espanya, l’any 2009 es van reciclar aproximadament 483.000 t de material plàstic per a un consum estimat de 3.100.000 t, el que representa prop del 16%. L’origen del material plàstic reciclat va ser principalment el sector d’envasos, sent en 2014 el 82% del total.

A la Fig.2 es mostra l’origen dels residus plàstics a Espanya englobats principalment en el sector d’envasos i embalatges, canonades i peces industrials publicat el 2014 per Cicloplast.

Fig. 2 Origen dels residus plàstics a Espanya. Font: Cicloplast

Les fraccions de residus plàstics procedents d’aparells elèctrics i electrònics, i de vehicles fora d’ús representen respectivament el 2,8 i el 1,3% del total de residus plàstics generats, i si bé són minoritaris comparats amb altres fraccions, no per això són petites. A més aquests residus contenen als anomenats residus plàstics complexos que estan formats per diverses resines difícils de separar entre si, així com mescles amb altres materials com ara metalls, cautxús, tèxtils, terres rares, etc. Aquests residus apareixen amb freqüència en les instal·lacions de gestió de residus i es caracteritzen per l’alt potencial econòmic del seu reciclatge causa de la qualitat dels materials plàstics que és possible obtenir en molts casos de manera relativament senzilla.

Els residus de plàstics complexos en els gestors de residus.

Els gestors de residus de plàstics complexos procedents dels aparells elèctrics i electrònics (RAEE) i dels Vehicles Fora d’Ús (VFU) han centrat tradicionalment els seus processos de reciclatge a la recuperació dels metalls continguts en els mateixos. A més de suposar el major percentatge en pes dins del residu, els metalls de major presència en aquest tipus de residus (ferro, alumini, coure) són en general fàcilment reciclables i el consum tradicional de metalls reciclats pel sector metal·lúrgic ha estat tradicionalment elevat. Però, d’altra banda, això ha suposat que els processos de reciclatge dels corrents plàstiques no hagin estat prioritzats per aquest tipus de gestors. No és estrany per això que siguin generadors de corrents importants de residus plàstics complexos, en els quals hi ha traces de metalls i freqüentment una presència important d’altres fraccions emprades en la fabricació dels productes. En el cas del VFU, aquesta barreja complexa resultat del procés industrial de reciclatge sol denominar-Fracció Lleugera de Fragmentació (fluff) i suposa una pressió important per als abocadors del país. En tots dos casos, els materials plàstics utilitzats en les peces que composen els productes són d’alta qualitat, donades les exigències de les especificacions d’ambdós sectors, automoció i equips elèctrics i electrònics.

Les solucions que poden donar-se a aquest tipus de residus depenen de les característiques de la cadena de valor implicada, especialment en la fi de vida del producte, donat el compromís, escàs en general, de fabricants d’equips elèctrics i electrònics i d’automòbils a la reciclabilitat de les fraccions plàstiques que integren els seus productes, i varien des de l’aplicació de tecnologies de separació a la implantació de logístiques i procediments d’actuació diferenciats en els gestors de residus i / o recicladors de plàstic. En tots els casos s’han de considerar també les circumstàncies legals que poden afectar les fraccions plàstiques (per exemple, la presència en els RAEE de components retardants de flama basats en compostos bromats).

Fig.3 Residus d’aparells elèctrics i electrònics. Font: Projecte Fenix

La necessitat del projecte respon també a situacions paral·leles al sector. D’una banda, la crisi ha reduït la generació de RAEE causa de l’allargament de la vida dels equips mentre que les creixents fuites il·legals de RAEE dels sistemes de recollida i reciclatge (Sistema Col·lectiu de Responsabilitat Ampliada del Productor – scrap) implantats en base al requeriment legal de responsabilitat estesa del productor, està abocant cap a una pèrdua de la rendibilitat dels recicladors europeus de RAEE. Aquesta és la raó, unit a una baixada important dels preus de les matèries primeres, per la qual cosa aprofundir en solucions de reciclatge de valor o “upcycling” és especialment important per al sector especialitzat en la gestió del RAEE.

D’altra banda, la gestió dels plàstics del RAEE es veu complicada per la presència en els mateixos de diferents tipus de retardants de flama que contenen compostos bromats. Això es deu al fet que les directives europees prohibeixen l’ús de diversos components bromats en la fabricació de nous aparells elèctrics i electrònics. No obstant això, la llarga vida dels equips actuals, o la fabricació massiva de productes electrònics sotmesos a menor regulació en mercats no europeus que es comercialitzen a Europa implica que nombroses fraccions plàstiques dels RAEE que reben els gestors europeus de RAEE segueixin contenint aquests compostos .

En aquest cas, la solució més d’acord a la conjuntura del mercat, al flux del material residual i a les pròpies instal·lacions de l’empresa, és tecnològica, però requereix:

  • Un pretractament adaptat a les condicions exigents d’alimentació del procés de filtrat en continu – tecnologia capaç d’optimitzar la separació de les diferents tipologies de plàstics continguts en els residus,
  • Una separació de les fraccions bromadas dels plàstics procedents de tractament de RAEE mitjançant flotació en líquids densos. Aquest procés dóna lloc a minves elevades que arriben, depenent dels materials, del 25 al 63% i que encareix substancialment el procés de segregació i recuperació de materials.

Així, s’ha obtingut un nou producte plàstic en forma de gransa, constituït per una barreja de plàstics estirènics, fonamentalment ABS i PS, competitius en el mercat. A la Fig.4 es mostren imatges de la gransa obtinguda i de les provetes elaborades amb ella.

Fig.4 Mostra de la gransa obtinguda i de les provetes elaborades amb ella. Font: Projecte Fenix

Les característiques de la gransa obtinguda es recullen a la Taula 1. Les propietats quantitatives de diferents graus d’ABS (des de l’ABS d’alt impacte a l’ABS resistent a la calor) tenen un rang de valors que la gransa reciclada obtinguda compleix adequadament. Per exemple, densitats entre 1,02 i 1,07 GCM-3, elongació en el trencament entre 5 i 30%, o mòdul d’elasticitat aproximat de 2.300 MPa

Taula 1.- Característiques de la gransa obtinguda en el tractament del plàstic de RAEE

Propietat Valor Mig
Densitat (g/cm3) 1,0747
Resistència a la tracció (MPa) 38,1
Mòdul de elasticitat en tracció (MPa) 2140
Elongació al trencament (%) (*) 11
Resistència a la flexió (MPa) 68,2
Mòdul de flexió (MPa) 2530
Resistència a l’impacte Charpy (KJ/m2) 32,9

És la primera vegada que s’aplica aquesta tecnologia a Espanya, permetent a l’Administració valorar la possibilitat d’implementar un requisit de limitació de l’abocament d’aquest corrent. Aquesta mateixa tecnologia permetria una millor segregació per tipologies i una purificació més eficient dels plàstics actualment reciclats amb menys valor afegit.

L’anàlisi de viabilitat econòmica realitzat mostra un potencial de negoci si es subministren al mercat elevades quantitats de forma constant d’aquest material secundari amb una composició homogènia, que justifiqui la industrialització del procés.

El material de partida és el més abundant en la producció de Indumetal, el de preu actual de venda més baix i el que tractant-lo en el filtre en continu, dóna lloc a una nova matèria primera color gris clar que podria treballar-se amb colorants i prestacions adequades per comercialitzar-se per exemple com un PS millorat amb càrrega d’ABS.

La participació de l’administració pública en l’èxit de la iniciativa és important: podrà contribuir a la solució aclarint els dubtes existents sobre continguts de substàncies bromadas, facilitant l’accés a ajudes a la inversió ambiental i facilitant contactes amb altres generadors de residus plàstics, a més de la possibilitat de compaginar la implementació del procés amb una progressiva limitació legal de l’abocament del residu.

Els residus plàstics de vehicles fora d’ús.

S’estima que a Espanya la generació dels residus plàstics procedents dels VFU supera les 100.000 t / any, la major part dels quals acaba en els abocadors. El projecte Rolling Plastics ha estat liderat per ZICLA i hi han participat el Centre Tecnològic Gaiker-IK4 i l’empresa de plàstics Jubedi. A més ha comptat amb la col·laboració d’un CAT de cada província basca: Desguaces Vidaurreta a Hondarribia (Guipúscoa), Desballestaments García & Arrausi a Vitòria-Gasteiz (Llaurava) i Reciclatges Mungia (Bizkaia), i ha estat cofinançat per IHOBE, la Societat Pública de Gestió Ambiental del País Basc, i el fons Europeu FEDER).

Figura 5. Logos de la Societat Pública de Gestió ambiental del País Basc (IHOBE) i dels fons FEDER.

El projecte ha tingut com a objectiu impulsar el reciclatge de peces de plàstic procedents de vehicles fora d’ús a Euskadi per obtenir granses de bona qualitat. S’estima que el mercat potencial d’aquests materials només al País Basc és de 1.600 tones anuals.

El procés sistemàtic plantejat a Rolling Plastics és comú per a materials com PP, PE, ABS, PA, ASA o PC i mostra que si la segregació és adequada, els plàstics obtinguts fins i tot en fase postconsum poden assolir bona qualitat.

En el marc del projecte s’han realitzat un estudi pràctic i un experimental sobre els corrents plàstiques presents en els vehicles fora d’ús lliurats en els centres autoritzats de tractament (CAT) i s’han seleccionat les peces que resulten més interessants per a ser extretes tenint en compte la seva composició i la facilitat d’extracció. Els principals corrents han estat:

  • PP a peces com para-xocs, passos de roda o torpede trencaaigües
  • PE en els diferents dipòsits de benzina, aigua, líquids, etc…
  • Plàstics estirénicos (ABS o ASA) a les graelles frontals.

A la Fig. 6 es mostren imatges de diferents peces de material plàstic obtingudes en el transcurs del projecte.

Fig. 6 Peces de material plàstic obtingudes en el projecte Rolling Plastics. Font: Projecte Rolling Plastics.

Detecció dels diferents tipus de plàstics.

La detecció del tipus de plàstics s’ha realitzat mitjançant analítica in situ, utilitzant un sistema d’identificació per espectroscòpia d’infraroig proper (NIR) amb pistola làser associada a l’equip mIRoSpark-IoSys tal com es mostra a la Fig. 6.

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

Obtenció de granzas.

A partir de les peces seleccionades de PP, i d’ABS i ASA, s’han realitzat processos de segregació, trituració, separació i extrusió, que han permès eliminar la càrrega d’impropis (peces incrustades com fars o focus, metalls i cablejat per alimentar equips elèctrics, cargols, eines per canviar la roda de recanvi, elements complexos com sondes de dipòsits o petites vàlvules i bombes, distintius de la marca habituals en els frontals, etc …) i s’han pogut obtenir granses de bona qualitat aptes per a ser comercialitzades a el mercat tant de PP com de la barreja d’ABS i ASA.

La Taula 2 recull la caracterització de la gransa de PP obtinguda en el procés.

De nou, són propietats que compleixen requisits específics dels materials de PP, com un índex de fluïdesa adequat per calandratge, extrusió i injecció (entre 5 i 100 g / 10 min), i una resistència a l’impacte Charpy per sobre de l’habitual en els copolímers de PP (40.000 Jm-2)

Taula 2.- Granza de PP obtinguda en el tractament dels residus plàstics de VFU

Propietat Valor Desviació estàndard Unitats Norma
Densitat 0,9825 0,0004 g/cm3 UNE EN ISO 1186-1
Índex de fluïdesa 6,68 0,67 g/ 10 min UNE EN ISO 1133
Resistència a l’impacte Charpy 42.182 9.511 J/m2 UNE EN ISO 179-1/1eU:2011
Resistència a la Tracció 21,4 0,40 MPa UNE-EN ISO 527- 2/1B/10:2012
Deformació nominal en el punto de trencament 16 1,22 % UNE-EN ISO 527- 2/1B/10:2012

A la Fig. 7 es mostren imatges de les granses de PP fabricades i de les provetes obtingudes amb elles.

Fig. 7 Provetes i granses de PP. Font: Projecte Rolling plastics.

Les característiques de les granses d’ABS i ASA obtingudes en el procés a partir de les graelles frontals de quinze VFU, es recullen a la Taula 3.

La gransa obtinguda presenta característiques habituals en estirè com el seu allargament al trencament, i altres millorades enfront d’un ASA habitual, com una major resistència a la tracció.

Taula 3.- Caracterització de les granses ABS / ASA obtingudes en el tractament de graelles frontals de VFU

(ABS/ASA) RECICLAT Valor Desviació estàndard Unitats Norma
Densitat 1,0882 0,0002 g/cm3 UNE EN ISO 1186-1
Índex de fluidesa 12,3 1,4 g/10 min UNE EN ISO 1133 (220ºC – 10 kg)
Resistència al Impacto Charpy 30.563 1.980 J/m2 UNE EN ISO 179-1/1eU:2011
Resistència a la Tracció 43,1 0,28 MPa UNE-EN ISO 527- 2/1B/10:2012
Deformació nominal en el punto de trencament 6,2 0,69 % UNE-EN ISO 527- 2/1B/10:2012

Logística plantejada en el projecte.

Després extreure les peces d’interès en un CAT, aquestes es van enviar a un centre de transferència on es va realitzar la separació d’impropis no plàstics i el rentat de les peces previ a l’elaboració de la trituració i extrusió per a l’obtenció de la gransa. L’esquema bàsic seguit va ser el següent:

La logística del procés de reciclatge resulta molt important, donada l’escassa densitat de les peces de plàstic, per garantir la viabilitat econòmica de l’operació. Es va prioritzar per això la recerca en el mateix territori d’empreses de desballestaments i d’un reciclador de plàstics.

Conclusions.

Els projectes aquí presentats mostren que hi ha solucions viables des del punt de vista tècnic i econòmic perquè els residus de plàstics complexos procedents tant de vehicles fora d’ús com d’equips elèctrics i electrònics es transformin en materials aptes per a la indústria per qualitat i preu.

Per la seva banda, els gestors d’aquests residus podran canviar les seves pràctiques actuals i valorar la possibilitat de començar a identificar, separar i classificar les fraccions plàstiques complexes en les seves instal·lacions en la mesura que coneguin casos com els plantejats en aquest article i puguin valorar la rendibilitat econòmica d’aquestes operacions.

Pel que fa a l’Administració, davant de la possibilitat real que sigui viable el reciclatge dels residus plàstics complexos tant des del punt de vista tècnic com econòmic, podrà valorar l’escenari d’implementar requisits de limitació de l’abocament d’aquests corrents.

Referències.

  • Evolució, límits i oportunitats en l’horitzó 2025. Reciclatge de plàstics. a Espanya Teresa Martínez, directora general de Cicloplast. III Jornada Debat Plàstics, Reciclatge i Sostenibilitat. 8 novembre 2016, València.
  • Projecte Fenix. Nova matèria primera de plàstics estirè procedent del tractament de Residus d’Aparells Elèctrics i Electrònics (RAEE). Projecte de demostració de valorització de residus i economia circular. 2014.
  • Projecte Rolling Plastics. Projectes de Demostració d’Economia Circular. Reciclatge de peces de plàstic de Vehicles Fora d’Ús (VFU) en desballestaments d’Euskadi per obtenir granses d’alt valor afegit. Zicla, Gaiker, Jubedi i Econia. 2017.
  • Plastic Waste in the Environment. European Comissió. 2011.
  • Tecnologia dels plàstics: http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com.es/

 

 

5 Feb, 2017 I Categories: Actualitat I No Comentarios

Deja un comentario.

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *

info@zicla.com | T. +34 932 242 731. C/ Ramon Turró 100-104, 4º-3ª. 08005, Barcelona