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USO UN«CAMtNÍ£tN SALA

UNIVERSIDAD POPULAR AUTÓNOMA
I
DEL ESTADO DE PUEBLA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
0»

O

tf

RECICLAJE DE
POLIETILENO

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:

INGENIERO QUÍMICO
PRESENTA:

OSCAR MEDEL GONZALEZ
PUEBLA, PUE.

SEPTIEMBRE, 1996
Septiembre de 1996

A quien corresponda:

Habiendo
Recepcional

sido

presentado

debidamente
por

el Sr.

revisado

Osear

Medel

el

Trabajo
González,

denominado:
"Reciclaje de Polietileno"
apruebo su contenido como satisfactorio para sustentar el Examen
Profesional para obtener el título de Ingeniero Químico.
De

nuestros Padres aprendemos a amar, a r e í r , a poner un pie delante de
o t r o , q al abrir los libros descubrimos que tenemos alas.

Gracias
Agradezco a la Ing. y M.A. Ma. Josefina Rivero Villar y en especial al Ing. Aisaid
Valera Vázquez por toda la ayuda prestada para la realización de este trabajo.
A todos los profesores que compartieron sus conocimientos y experiencias conmigo.
A todos mis compañeros de generación quienes me ayudaron ha salir adelante.
A la UPAEP por haberme formado profesionalmente.
Nuestro

verdadero

problema

no es la f u e r z a que tengamos hoy;
es la necesidad v i t a l de t o m a r acción hoy
y a s e g u r a r nuestra fuerza para

el

mañana

Dwight D. Eisenhower
JUSTIFICACIÓN

La actual problemática que estamos viviendo acerca de la contaminación
ambiental, es cada vez es mayor y no parece tener límites. Existen diferentes tipos de
contaminación cuya repercusión sobre todos nosostros tarde o temprano nos va alcanzar
siendo entonces irremediable, debemos pensar que todos de forma consciente e
inconsciente contribuimos a éste problema y tomarnos un tiempo para reflexionar y tratar
de hacer algo.
Siempre me ha llamado la atención la forma desmesurada en que
desperdiciamos una gran cantidad de materiales en especial el plástico, el cual se utiliza para
casi todo en nuestra vida diaria y que no es aprovechado en su totalidad. Es posible
aprovechar todo el plástico gracias a su inmejorables propiedades por las cuales se utiliza
en grandes cantidades, además de su larga vida que supera por mucho el fin para el cual fué
creado o utilizado.
Todo esto lo podemos observar en cualquier parte, donde existe una gran
cantidad de basura especialmente de tipo plástica, siendo muy desagradable a la vista y
principalmente perjudicial para el medio ambiente, por lo que decidí realizar este trabajo de
investigación documental acerca del reciclaje y aprovechamiento del plástico especialmente
enfocándome al Polietileno (PE) el cual he observado que se utiliza ampliamente y no se
aprovecha como debería de ser, a diferencia de otros plásticos que si son aprovechados
como el Polietilen tereftalato (PET). De esta manera conjuntar un poco de información la
que suele estar restringida o ser muy vaga en cuanto a su contenido, impidiendo o
retardando con ello la solución a éste problema. Solución que debe surgir de todo los
niveles de nuestra sociedad.

VI
INTRODUCCIÓN

El presente trabajo de investigación presenta los principios del proceso de
reciclaje de plásticos enfocado al polietileno, considerando algunos de los aspectos tanto
económicos, de organización y tecnológicos, permitiendo con ello ampliar las perspectivas
de esta actividad como una industria creciente y de gran importancia para el medio
ambiente
El tratamiento de los desechos es uno de los mayores retos a los que se
enfrentan la ciudades modernas.
El Reciclado es la alternativa más atractiva a la acumulación de basuras,
mucho más que el vertido en centros controlados o la incineración .
De las 11 mil toneladas de desechos sólidos que se producen tan solo en la
ciudad de México solo se recicla un 13% las posibles alternativas de solución que existen
para el problema son la reducción y reutilización de los desechos generados, también se
recomienda poner atención a los productos que compramos, que no tengan excesivos
empaques, y que las bolsas que nos dan en los supermercados no se desechen tan
indiscriminadarnnete.
Otra posible solución es la fabricación de plásticos BIO y FOTO
degradables, el proceso de reciclado es el proceso que consiste de convertir los materiales
en otros productos que pueden o no ser iguales al original. El reciclado no solo reduce la
basura sino que también disminuyue el consumo de agua, energía y recursos naturales,
produciendo una menor contaminación en el aire y agua. El reciclado puede crear trabajos y
oportunidades para pequeños negocios además reduce la dependencia de importaciones de
materias primas.
Como mencioné anteriormente, en México solo se recicla entre el 13 y 14%
de los materiales, y de este porcentaje el reciclaje del plástico es mínimo o casi nulo, el
reciclado se enfrenta tradicíonalmente a dos obstáculos. El primero es que sólo resulta
económicamente viable si la industria utiliza estos nuevos materiales en sustitución de las
materias primas propias de cada industria, por lo que en algunas ocasiones los productos
reciclados son más caros pero no por ello se debe desechar este objetivo.

vii
El segundo impedimento es que las autoridades deben poner los medios
suficientes para que el reciclado sea eficaz, comenzando con la conscientización de la
población y así poder alcanzar las metas que se establezcan para la solución de este
problema a nivel mundial, sin embargo el principal problema es la falta de cultura por parte
de la sociedad aunado a la falta de compromiso por parle de las autoridades
gubernamentales para lograr este gran objetivo. Una vez solucionado éste, los demás
problemas, no sólo el de la contaminación, podran ser solucionados más fácil y rápidamente.

VU!
ÍNDICE
Pags.
Justificación

vi

Introducción

vii

Capitulo I
Introducción
1.1 Reciclabilidad
1.2 Desechos Sólidos Urbanos
1.2.1 Afluentes de Desechos Plásticos
1.2.2 El Plástico como Contaminante
1.3 El Papel de los Plásticos en la Reducción de los Desechos
1.4 Características de los Materiales Plásticos
1.5 Tipos de Reciclado
1.5.1 Reciclaje Químico
1.6 Dirección y Tendencias en la Industria del Embalaje
1.6.1 Características del Embalaje Plástico
1.7 Propiedades del Polietileno
1.7.1 Polietileno
1.7.2 Propiedades Físicas
1.7.3 Propiedades Químicas
1.7.4 Aplicaciones
1.8 Polietileno de Alta Densidad (HDPE)
1.9 Polietileno de Baja Densidad (LDPE)
1.10 Polietileno Lineal de Baja Densidad (MDPE)
Capitulo II
Introducción
2.1 El Reciclaje como una Actividad Voluntaria
2.2 Programa de Reciclaje
2.2.1 Educación y Promoción
2.2.2 Recolección
2.2.3 Procesamiento
2.2.4 Comercialización
2.2.5 Demanda
2.3 Definición del Trabajo
2.3.1 Definición de la Estructura de Trabajo
2.3.2 Definición de las Metas de un Programa
2.4 Creación del Programa
2.5 Personal
2.6 Aspectos Económicos de un Programa de Reciclaje

1
2
3
6
7
9
10
13
16
21
22
24
24
26
27
27
27
28
30

32
32
34
35
36
36
37
37
39
40
40
40
41
41

VIH
2.6.1Financiamiento Privado

46

2.7 Sistemas de Recolección de Plásticos

47

Capitulo III
Introducción
3.1 Contenedores Rígidos
3.2 Proceso para el Reciclaje de Plásticos
3.2.1 Sistemas de Recolección
3.2.2 Selección y Separación
3.2.3 Separación Manual
3.3 Sistemas Comerciales para Limpieza
3.3.1 Compactado
3.3.2 Extrusión
3.3.3 Peletizado
3.4 Reciclado de Películas Plásticas
3.5 Reciclado de Botellas de HDPE
3.6 Influencia del PCR durante el Procesamineto
3.61 Degradación
3.7 Reestabilización de Material Plástico Reciclado
3.8 Análisis térmico para Resinas Recicladas
Capitulo IV

50
50
53
54
60
62
64
64
67
68
70
75
76
78
82

Perspectivas del reciclaje en México
Conclusiones

88
94

BIBLIOGRAFÍA

96

ix
ÍNDICE DE FIGURAS
Pags.
1.1 Composición Media de los Resisduos Domésticos Estadounidenses
1.2 Clasificación de los desechos en la Ciudad de México de acuerdo a su origen
1.3 Clasificación de los desechos en la Ciudad de México de acuerdo a su tipo
1.4 Porcentaje de Desechos Generados de acuerdo al tipo de Sector en la Ciudad
de Puebla
1.5 Clasificación de los Desechos Sólidos Generados en la Ciudad de Puebla
1.6 Generación de Desechos Urbanos de acuerdo a su Peso en los EE.UU
1.1 Sistema de Recuperación y Reciclaje Primario para Desechos de Película
1.8 Esquema teórico para la separación de desechos plásticos por medio de
un sistema de flotación
1.9 Proceso Cíclico para el Reciclaje Químico
1.10 Proceso para la conversión de desechos plásticos en aceites Combustibles
mediante pirólisis de lecho fluidizado con un serpentín tubular
1.11 Plásticos para empaque dentro de los desechos sólidos municipales en EE.UU 23
2.1 Ciclo de los Plásticos
2.2 Variabilidad del Reciclaje de Empaques Plásticos vs Precio actuales de resina
virgen basados en el precio del barril de petróleo de $20 dólares
2.3 Variabilidad del Reciclaje de Empaques Plásticos vs Precio actuales de resina
virgen basados en el precio del barril de petróleo de $35 dólares
2.4 Código para la Identificación de materiales plásticos reciclables
2.5 Código para la identificación de copolímeros
2.6 Nuevo código de identificación de materiales plásticos reciclables

4
4
5
5
6
8
15
6
17
20

34
43
44
48
49
49

3.1aOperaciones Unitarias Representativas de un proceso de Reciclaje
51
3.1 b Proceso de Recuperación de Resinas Plásticas de la compañía Quantum Chemical 51
3.2 Tecnología par la separación de Botellas Mezcladas
57
3.3 Proceso de Disolución Selectiva
59
3.4 Diagrama de Equipo para el Proceso de Disolución Selectiva
60
3.5 Procesos para el Reciclaje de Pélicula Plástica
68a
3.6 Tomillo de extrusión de tipo gemelo para mezclado equipado con SSSP
66
3.7 Crecimiento del Reciclaje de Botellas de HDPE
70
3.8 Resistencia media para la Botella Coextruida ESCR (F50 días) (Tipo de Plástico)
72
3.9 Resistencia media para la Botella Coextruida ESCR (F50 días)(Espesor de la Pared) 73
3.10 Resistencia media para la Botella Coextruida ESCR (F50 días)(Estructura)
73
3.11 Procesos de Degradación
77
3.12 Monitoreo Diferencial Calorimétrico
85
3.13 Análisis Dinámico Mecánico
87
4.1 Diagrama para el reciclaje de los desechos previo a su reprocesamiento

92

X
ÍNDICE DE TABLAS
Pags.
1.1 Proyección a Nivel Mundial del Consumo de Materiales de Empaque de acuerdo
a su tipo (1960-2000) ( millones de toneladas)
1.2 Proyección a Nivel Mundial del Consumo de Materiales de Empaque de acuerdo
a su tipo (1960-2000) (% en peso)
1.3 Tipos de Polietileno
1.4 Consumo de Polietileno a Nivel Mundial
1.5 Propiedades del Polietileno de Alta Densidad
1.6 Propiedades del Polietileno de Baja Densidad
2.1 Efectos de la frecuencia de recolección sobre la participación
2.2 Opciones de procesamiento para materiales reciclables
2.3 Proyección de Mercados
2.4 Demanda potencial para el HDPE reciclado (millones de libras)
2.5 Estimación de costos de procesamiento para una estación de reciclamiento
en EE.UU.

1]
12
24
26
29
31
33
36
38
39
45

3.1 Tipos de Botellas deacuerdo al Color
3.2 Técnicas para la Identificación de Materiales
3.3 Disolución selectiva Utilizando Tetrahidrofurano y Xileno
3.4 Efectos por exposición ambiental en HDPE reciclado reestabilizado
3.5 Aditivos que pueeden ser utilizados para mejorar las propiedades de
resinas recicladas
3.6 Comparación de la Resina de PE y el PE reciclado fabricado por la
Compañía Dow Chemical

55
57
61
79

83

4.1 Volumen de producción de los plásticos

88

81

xi
CAPITULO I

INTRODUCCIÓN

La recuperación, reutilización o reciclado, de materiales son actividades de
considerable antigüedad y que continúan aún siendo de gran importancia para el comercio y
la industria.
Muchos artículos desechados que contienen materiales potencialmente
valiosos pueden ser reprocesados. Paralelamente, la industria manufacturera compra y
utiliza material virgen (primario) generando con frecuencia costos innecesarios; éstos
costos pueden ser tanto financieros como de tipo ambiental, que generalmente se traducen
en costos de extracción, hasta el punto de incurrir en gastos de importación para la
adquisición materiales primarios, reflejándose por consiguiente en las finanzas de la
empresa.
Las razones de porqué no son recuperados éstos materiales son varias e
independientes, generalmente, sin importar que tipo de material será procesado, y si existe
un incentivo financiero lo suficientemente alto, en las actuales condiciones económicas.
Algunos materiales secundarios como ciertos tipos de metales y aleaciones,
son prácticamente indistinguibles de los de tipo primario, y por lo tanto, son completamente
mezclables. Sin embargo muchos productos desechados por el consumidor son complejos,
provocando que sea difícil y costoso el separarlos y reutilizarlos (aunque no imposible),
siendo este el caso de Jos plásticos.
El valor del plástico como materia prima en la mayoría de los productos que
son desechados, es usualmente menor a sus costos iniciales de fabricación en relación con el
material virgen. Esto es lo que dificulta la persuasión y motivación de los fabricantes a
realizar cambios a sus procesos y productos, facilitando grandemente al proceso de
recuperación y reaprovechamiento de este tipo de materiales.

t
1.1 RECICLABILIDAD

La recuperación y utilización del material plástico desechado es una
actividad que ha tomado auge en los últimos 20 años.
El reciclaje es un elemento valioso en el uso racional de materiales. Éste
término en sentido estricto, es la reasimilación de un material a la corriente de materia
prima, de tal manera que pueda ser utilizada para un propósito idéntico o similar al que fue
usado en un principio.
El reciclaje debe ser diferenciado del término "rehuso" que propiamente se
refiere a la reutilización de un objeto tal como una botella, la cual puede ser utilizada
nuevamente al ser llenada un número indefinido de veces. También deben ser distinguidas
las distintas actividades realizadas por el fabricante al reasimilar material secundario; estas
incluyen "recolección" o reclamación. Solamente cuando el material ha sido recuperado o
reclamado de un afluente de desechos, está disponible para ser reciclado. La recuperación o
reclamación deben preceder al reciclaje.
El término RECICLABILIDAD se refiere a la relativa facilidad técnica o la
factibilidad de introducir un material particular proveniente de productos de desecho, todo
esto implica que la recuperación de materiales es el opuesto a la energía de extracción,
refiriéndose a los siguientes elementos:

• Facilidad de recuperación o separación de desechos
• Especificación y aceptación de productos desechados
• Mercado para productos recuperados
• Disposición de residuos posteriores a la recolección
• Costos de recuperación de materiales y su disposición

2
El material que puede ser recuperado en cualquier tiempo es una función de
la cantidad de material puesto en servicio después de ser reprocesado en un tiempo de vida
promedio igual a la del producto inicial. Sin embargo el progreso tecnológico ha mejorado
la eficiencia de los materiales usados, el consumo de materia prima continúa elevándose,
por lo que el reciclaje puede ser una solución a corto plazo. En muchos casos, los
materiales no son recuperados porque no son atractivos financieramente. Para maximizar
la contribución del reciclaje es necesario facilitar la forma de recuperación de
aquellos materiales con que fueron hechos los productos desechados ¡nicialmente1.

1.2 DESECHOS SÓLIDOS URBANOS

El mundo industrial enfrenta serios problemas en el control de la generación
y disposición de los desechos sólidos municipales (MSW, por sus siglas en inglés).
En el mundo, el total de basura producida es de 775 millones de toneladas al
año. En 1989 la comunidad Europea generó aproximadamente 110 millones de toneladas de
MSW, la industria Japonesa generó 330 millones de toneladas de MSW, y en EE.UU. fue
de 180 millones de toneladas lo que equivale a más de 600 Kg. de desechos per capita al
año 2 como se muestra en la figura 1. l.
En 1990, en México se produjeron un promedio de 6800 toneladas diarias de
basura, aportando el 30% de este total el área metropolitana.(2040 ton/día) Este mismo año
se manufacturaron aproximadamente 1,270,000 Ton. de plásticos de los cuales el 49% se
convirtió en basura, es decir 625,000 Ton, quedando con una vida útil el 51% de esta
cantidad3.

1

Henstock M.E., Design for Readability, Institute of Plastics, Great Britain, 1988, p.XI, p. (1-4)
Ehrig R.J., Plastics Recycling Products and Processes ,New York, 1992, p. (3-4)
3
Luna Chavez Mónica., M.Salcedo Duran Rosalba., (Tesis) Estudio Técnico de la Producción de Polímeros
Degradables y/o Reciclado como Alternativas para la Reducción de Desechos Plásticos en México, Instituto
politécnico Nacional, 1992 , p. 21
2

3
I % en volumen

Papel y cartón

Mat. Organ ico

Otros

Fig. 1.1 Composición media de los residuos domésticos estadounidenses4

Actualmente en el D.F. se generan 11,140 t/día de basura, es decir cerca de
1 Kg de basura por persona compuesta principalmente de un 40% de materia orgánica y un
60% de subproductos que podrían ser rescatados para reciclaje (papel, cartón, plástico,
vidrio, hueso, chacharas, metal), de esa cantidad sólo se recupera un 20% de lo que se tira
clasificándose como se muestra en las figuras 1.2 y 1.3. Para el caso de los plásticos este
materia] tiene un valor de $400/t como basura el cual supera a ios otros materiales
reciclables a excepción de los desechos orgánicos(alimentos desechos provenientes de
parques y jardines ) los cuales tienen un costo de $800/t *.

Clasificación de acuerdo a su origen
10%

**
• Domiciliarlo
• Industrial
D Comercia»
El Mercados
• Parques y Jardines
S Hospitalario

61%

Fig 1.2

44

Rcf. 6 p.27
Calasificación de acuerdo al tipo de desechos
13%
H Papel y cartón
• Vidrio

40

° ^^^^HIÍBHR

V|i
15%

• Plásticos
• Metales
• Orgánicos
O Otros

9y

 ^

^^^

19%

°

5%

Fig 1.3

En la ciudad de Puebla se producen cerca de 1050 toneladas de basura al día
las cuales son generadas principalmente por los mercados, industrias, comercio y a nivel
domiciliario (Fig. 1.4).
La generación per capita es de aproximadamente 700 gramos al día, todos
estos desechos son enviados al relleno sanitario localizado al sureste de la ciudad de Puebla,
este relleno se concesiono al grupo APYCSA de C.V. Se estima que este relleno tendrá una
vida media de 13 años, duración que varia de acuerdo al volumen de desechos manejados.

Porcentaje de Desechos Generados de acuerdo al
Tipo de Sector en la ciudad de Puebla

17%
• MERCA DOS
• IND. Y COMERCIO
• DOMICILIA RÍA

53%
30%

Fig.1.4

* Fuente Héctor Castillo Berthier, Periódico Reforma, Basura Sociedad Medio ambiente,"¿Lejos y Fuera?'
Domingo 28 de julio de 1996.

5
Como nota importante podemos mencionar que se considera que el tiempo
en degradarse el material plástico ahí sepultado, es de unos 500 años en promedio.
La composición de los desechos en el municipio de Puebla se puede observar
en la figura 1.5.

Clasificación de los Desechos Sólidos Generados en
la Ciudad de Puebla
15%
• Orgánicos
48%

• Papel
• Plástico
m Vidrio
• Metal

20%

m Otros

Fig. 1.5
% en Volumen
Fuente: Organismo Operador del Servicio de Limpia , Municipio de Puebla

1.2.1 AFLUENTES DE DESECHOS PLÁSTICOS

Existen 5 tipos de plásticos que constituyen el 97% de los materiales
utilizados como empaques para un gran número de productos para el hogar: en forma de
botellas sólidas, contenedores, empaque flexible y películas termoencogibles5.
Las resinas vendidas para producir empaques en el año de 1987 fueron de
cerca de 6000 Ton, muchas de las cuales terminaron como desechos, estos plásticos se
clasifican varias categorías, entre las cuales se encuentran6:

5

N. Cheremisinoff Paul, Encyclopedia of Environmental Control Technology Vol. 5, Waste Minimization
and Recycling., Chapter 5, Problems with Plastic Waste, Houston Texas, 1992, p (67-68)
6
Carrasco Felix, Residuos Plásticos, Información Tecnológica, Vol. 4, No. 1,1993, p.27

6
• Polietileno (PE - siglas en inglés-) del cual se utiliza el 67% para empaque.
• Poliestireno (PS) constituye el 11% del total, mejor conocido como estirofoam .
• Polipropileno (PP) es utilizado ampliamente en artículos para el hogar, constituye el
10% del total.
• Polietilentereftalato (PET) representa el 7% del plástico, se usa en los recipientes para
bebidas principalmente.
• Cloruro de polivinilo (PVC) este plástico es el 5% del total, en la actualidad se esta
sustituyendo por el PET, ya que presenta dificultades al reprocesarlo.

El restante 4% consiste en una variedad de plásticos de ingeniería (ABS,
Lexan, etc.) y otros polímeros, según estudios realizados por el Servicio de Salud Pública
de los EE.UU.

1.2.2 EL PLÁSTICO COMO CONTAMINANTE

La composición de los MSW en los EE.UU. (Fig. 1.6) ha sido clasificada de
acuerdo al tipo de desechos. Los desechos de productos para empaques constituyen cerca
del 30% en volumen, artículos no durables como papel periódico, ropa, vasos de papel, etc.
son el 34%, artículos durables como aparatos eléctricos, electrónicos, muebles, llantas son
el 22%, los desechos de tipo orgánico y otros inorgánicos forman el 14% restante.
/ Si desglosamos el 30% correspondiente a empaques, el 8 % es plástico, el
14% papel, el 8% es metal, vidrio, etc.
Las cantidades de materiales recuperados de la basura, descartando a los
alimentos los cuales superan a los plásticos, son del 26% para el papel, un 32% para el

7
aluminio, vidrio 12%. El plástico que es recuperado soio es el 1 %.7, esto es provocado por
la falta de información de las personas, quienes desconocen o consideran que este material
ya no es utilizable.

Fig.1.6*

Es muy claro que los desechos plásticos han alcanzado proporciones críticas,
de tal forma que la solución de este problema se esta convirtiendo en una situación de tipo
político y tecnológico. El reciclado de plástico en los EE.UU. y en otras partes del mundo
principalmente en Europa durante los últimos 5 años, se han enfocado principalmente hacia
el empaque plástico, primeramente sobre botellas y contenedores. El problema básico para
la recolección de los materiales de empaque y otros plásticos, es el costo que representa
todo el proceso en conjunto; es decir, se requiere: personal para su recolección, selección,
limpieza y espacios para su disposición, tecnología necesaria para la recuperación de los
producto desechados y su posterior trasformación en un material útil además de otros
servicios requeridos para la realización de esta actividad.

7

Ref. 2 ,p.4

8

Ref.5 Plastics, Chapter 14, p. 14.3
8
1.3 EL PAPEL DE LOS PLÁSTICOS EN LA REDUCCIÓN DE LOS DESECHOS

La preocupación de la sociedad a nivel mundial, principalmente en los países
desarrollados, sobre la influencia de los plásticos dentro del medio ambiente se resume
generalmente en la siguiente pregunta ¿Cómo eliminar los residuos plásticos sin generar
nueva contaminación?, esto, aunado a los prejuicios que existen contra el uso de los
plásticos reprocesados9.
El empaque plástico es la parte más visible de cualquier tiradero de basura,
además del volumen ocupado en relación a su peso (el cual es muy bajo) dentro de los
rellenos sanitarios, ha hecho del plástico un blanco fácil para los ambientalistas, organismos
gubernamentales, la ciudadanía y los medios de comunicación, todos ellos, a favor de su
reducción o eliminación. Dado que los plásticos están sustituyendo a otros materiales, el
problema de los desechos va aumentando especialmente porque los períodos de uso para ¡o
que han sido destinados son muy cortos, en la mayoría de los casos es de un año, el ejemplo
más común son los envases de productos domésticos (detergentes y limpiadores), que en
comparación con el tiempo de vida del plástico, bajo condiciones normales es mucho
mayor.
Al realizar estudios sobre el impacto de los desechos sólidos no plásticos
durante su ciclo total de vida, fueron examinados varios materiales (recipientes de vidrio ,
papel, aluminio y acero) que fueron comparados contra recipientes fabricados con material
plástico, los resultados demostraron que los materiales no plásticos requieren:

• 22 veces más materia prima, 150 % más energía y 700 % mayor cantidad de agua.
• Generan 20 veces más desechos sólidos industriales .

9

Ref. 6 ,p. 26

9
• Producen 150 % más emisiones contaminantes para la atmósfera, 11 veces más agua
contaminada y un 150 % más de desechos.

Estudios adicionales indican que se generan menos desechos al utilizar
empaques de tipo plástico que si se utilizaran otros tipos de empaques.
No obstante, los problemas para la disposición del plástico se han vuelto
cada vez más agudos y se pronostica que empeorarán en un futuro, ya que la fabricación
de artículos plásticos desechables continuará

y con ello seguirá acrecentándose este

problema.
Actualmente los métodos más comunes y tecnológicamente avanzados para
la disposición de desechos sólidos, son los rellenos sanitarios, el composteo y la
incineración. Sin embargo cada método presenta numerosos problemas asociados con la
seguridad y eficiencia para la disposición de los plásticos l0.

1.4 CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES PLÁSTICOS

Se le denomina plástico(del griego plastukés, moldear o formar) a una
substancia de tipo polimérico incluyéndose tanto a las de origen natural como sintético,
excluyendo a los hules. Estos materiales se caracterizan por tener la capacidad de fluir al ser
calentados y ejercerles una presión, aprovechando esto para poder fabricar una infinidad de
artículos en una gran variedad de formas.
Los materiales poliméricos se han clasificado como termoplásticos y
termoestables desde antes de que se conociera su naturaleza química. Los términos están
basados en los cambios físicos que sufren al ser sometidos a un calentamiento y
enfriamiento.

•Estudios realizados por Midwest Reasearch Institute para la JJ.S Society of Plastics Industry.
I0
Ref.5p.(68-69)
10
Los materiales Termoplásticos son materiales que:

1. Se vuelven suaves o "plásticos" cuando se calientan.
2. Son moldeados ó conformados mediante presión durante su estado plástico.
3. Solidifican cuando son enfriados reteniendo la forma del molde.

TABLA 1.1
Proyección a Nivel Mundial del Consumo de Materiales para Empaque de acuerdo a su Tipo (1960-2000)
(-millones de toneladas-)11

1960

1965

1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000

PAPEL

51.5

54.3

55.7

56

56.1

57.2

57

56.6

55.8

METALES

18

15.7

14.4

13.3

11.4

9.6

10.4

11.3

12.2

VIDRIO

18.5

18.2

18.1

18.6

15.9

13

12

11.5

10.7

PLÁSTICOS

1.6

2.2

3.4

4.6

7.9

11.3

12

12.3

13.2

MADERA

9.8

9.1

8

7.1

6.9

6.2

5.7

5.5

5.3

TEXTILES

0.7

0.5

0.4

0.4

1.8

2.7

2.8

2.8

2.8

TOTAL

100

100

100

100

100

100

100

100

100

PESO TOT.
DEL MAT.

35

44.16

54.09

61.65

76.8

94.8

107.4

117.2

129.4

Ya que el procesamiento de los pláticos es un proceso físico sin un cambio
químico, el proceso es reversible y puede ser repetido cuantas veces se requiera; sin
embargo, tales repeticiones de los ciclos de calentamiento y enfriamiento, eventualmente
causarán descomposición (degradación) de los polímeros. A nivel molecular estos
termoplásticos poseen cadenas lineales ligeramente ramificadas.

11

Ref.5, p. (79-80)

11
Los materiales Termoestables son materiales que pueden ser suavizados,
moldeados y finalmente endurecidos después de haber sido calentados. Los Termoestables
son sólidos infusibles que se descomponen al ser calentados nuevamente. El endurecimiento
o proceso de curado es una reacción química irreversible conocida como de enlace cruzado,
a nivel molecular los materiales termoestables son polímeros ramificados que forman redes
tridimensionales durante la reacción de enlace cruzado.

TABLA 1.2
Proyección a Nivel Mundial de Consumo de Materiales para Empaque de acuerdo a su Tipo (1960-2000)
(porcentaje en peso-millones de toneladas-)

1960

1965

1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000 1

PAPEL

16.7

21.4

26.6

31.6

39.4

50.1

56.3

60.7

66

METALES

5.8

6.2

6.9

7.5

8

8.4

10.3

12.1

14.4

VIDRIO

5.9

7.1

8.6

10.5

11.1

11.4

11.9

12.3

12.6

PLÁSTICOS

.45

.85

1.6

2.6

5.6

9.9

11.9

13.2

15.6

MADERA

3.3

3.6

3.8

4

4.9

5.4

5.7

6

6.4

TEXTILES

.25

.21

.19

.15

1.2

2.4

2.7

3

3.3

VARIOS

2.6

3.3

4.1

5.3

6.6

7.2

8.6

9.9

11.1

35.44

44.16

54.09

61.65

76.8

94.8

107.4

117.2

129.4

TOTAL

Los termoplásticos han sido subdivididos basándose en el comportamiento
de sus propiedades tanto físicas como químicas, que a su vez van relacionadas con el costo
de su fabricación, surgiendo lo que se denomina polímeros de ingeniería, estos plásticos
suelen caracterizarce por tener propiedades como alta resistencia física, química y que son
por lo general de tipo termoestables, a diferencia de los otros plásticos más comunes, que
son fabricados en grandes volúmenes y a bajos costos.

12
1.5 TIPOS DE RECICLADO

Como ya hemos mencionado el término reciclaje, a manera de resumen, se
refiere a la integración de todos los desechos y desperdicios que generamos durante
nuestras vidas a un ciclo natural, industrial o comercial mediante un proceso cuidadoso que
permite llevarlo a cabo de manera adecuada y limpia.

A nivel industrial el reciclado se define como: cualquier tipo de proceso
en el que los materiales o artículos fabricados se recuperan y tratan a fín de conseguir
algún producto o beneficio adicional.

De acuerdo al proceso y al tipo de material, se pueden distinguir 4 tipos de
reciclado:
Reciclado Primario12: Es el procesamiento de residuos plásticos en productos similares a
los que dieron lugar a su producción, mediante los métodos normales de transformación.
Utiliza residuos no contaminados, mezclados con material virgen en diversas proporciones.
Generalmente, los residuos procesados por este método son residuos industriales que
provienen del arranque y estandarización de las máquinas, ó bien procedentes de las
cavidades de moldeo, de piezas defectuosas, etc.
Los principales problemas del reciclado primario son:
• La degradación del material, debido a la repetición del proceso.
• Contaminación del plástico reprocesado.
• Manejo de residuos de baja densidad aparente (espumas, películas, etc.).

,2

Ref. 4 p. 102
13
El reciclado de los residuos provenientes de la fabricación de productos
plásticos es no solo una necesidad económica para la mayoría de las compañías, sino que es
una regulación que tienen que cumplirse, ya que los lugares destinados para los desechos,
cada vez están más restringidos tanto para los desechos industriales como para los MSW.
Por su parte, los fabricantes de equipo están respondiendo con sistemas más sofisticados y
automatizados que permiten a los fabricantes de artículos plásticos integrar sistemas de
reciclado a sus líneas de producción normal. En la actualidad los sistemas más avanzados
son los Europeos, que recolectan directamente y reutilizan los desperdicios directamente
sobre las mismas líneas de producción.
Como ejemplo de ésto podemos mencionar el sistema de recuperación de
recortes de orillas provenientes de las películas extraídas.
La clave para reciclar este tipo de desecho consiste en incrementar su
densidad aparente hasta al menos 25 lb/pie3 después de ser molida o granulada, ya que este
material posee una densidad de 2 a 5 lb/pie3. El incremento en la densidad de esta película
es necesaria para asegurar su buen manejo durante la alimentación al extrusor, ya que esta
película suele tapar al equipo13( Fig. 1.7).
Reciclaje Secundario: Es el reprocesado de los residuos a productos con menores
exigencias de propiedades. Los residuos utilizados en este tipo de reciclado provienen de :
residuos de basura urbana (MSW), embalajes retornables y no retornables, mezcla de
residuos industriales y plásticos contaminados (Fig. 1.8).
El problema principal de este tipo de reciclado, es la incompatibilidad de
algunos plásticos. Entre algunos de los parámetros que afectan las propiedades de las
mezclas de plásticos no compatibles, esta el tamaño de partícula, al disminuir éste, se
mejora considerablemente la tenacidad de la mezcla; por otro lado, propiedades tales como
flexibilidad, resistencia a la tracción y a la tensión disminuyen en el plástico reciclado.

13

Modern Plastics Intemactional, February 1993, p. 59
14
Extractor

(M9B

) Granulador

Silo-Ciclón

Fig. 1.7 Sistema de recuperación y reciclaje primario para desechos de película

Para resolver el problema de la incompatibilidad de algunos plásticos, se
hacen modificaciones químicas de las mezclas mediante compatiblizadores.
Los polímeros que normalmente se encuentran en los residuos son el PE, PS,
PVC, PET, PP son termodinámicamente incompatibles y por ello sus mezclas no tienen
propiedades mecánicas muy satisfactorias. El compatibilizador ideal sería otro de cadena
larga, con un extremo compatible con el otro polímero14.
Para efectos de este trabajo, el proceso de reciclaje secundario será
desarrollado más ampliamente en el capítulo 3, ya que éste es el sistema de reciclaje que a

14

Ref. 4 p. 103

15
PLÁSTICOS

1r
HDPE, LDPE,
PP, PS, PVC
AGUA

fe. P P

LDPE.PP

MEZCLA DE DESECHOS

ALCOHOLY AGUA
d=91
HDPE, LDPE,
PP
ALCOHOL Y AGUA
d=.93

LDPE

|
I

^

HDPE

d=1
9»

r-o

HDPE, LDPE, PP
SAL Y AGUA
d=1.2
*-

rvu

Fig. 1.8 Esquema Teórico separación de desechos plásticos por medio se un sistema de flotación de 4
etapas.

nivel comercial es más común y del cual se ha liberado mayor información, aunque existen
ciertos procesos que son propios de cada compañía, limitando los alcances de este trabajo.
Reciclado Terciario: Es la reconversión de los residuos plásticos en compuestos químicos
más simples, comprendiendo dos tipos de tratamiento: pirólisis y descomposición química.
Existe una cuarta clasificación denominada Reciclaje Cuaternario el cual es una variante
del reciclado terciario, ya que sólo considera la transformación del material plástico en una
fuente de energía, por lo que éste tipo de proceso se puede considerar como de tipo
terciario.

1.51-RECICLAJE QUÍMICO

Se le denomina reciclaje químico al rompimiento de las cadenas poliméricas
provenientes de la basura para convertirlas en fracciones utilizables en la fabricación de
monómeros , polímeros, combustibles o substancias químicas (Fig. 1.9).

16
Esta tecnología está surgiendo como un camino viable para enfrentarse a los
requerimientos de reciclaje. En algunos países como Alemania15, las leyes especifican que se
recicle el 64% de los plásticos para embalaje desechados, que son cerca de 700,000
Ton/año. Los métodos actuales de reciclaje mecánico solo son capaces de manejar 200,000
Ton/año indicando con esto que el reciclaje químico tendrá un mayor desarrollo
primeramente en Europa para el año 2000.
La idea básica no es nueva, los procesos químicos han sido utilizados para
despolimerizar el nylon, poliuretano y el PET a sus monómeros de origen.
Actualmente compañías como Du Pont, Goodyear y Hoechst-Celanese han
construido equipos para realizar procesos de glicólisis y metanólisis para revertir el proceso
utilizado para fabricar PET obteniendo monómeros de cadena corta virtualmente idénticos
al material virgen usado en las botellas de refresco16.

Proceso Cíclico para et Reciclaje Químico

Recolección
separación
limpiado

lercacfos
de consumo )<finales

Despolimerización ^
"*" * Hidrogenaron

Petróleo
crudo

Crudo
sintético
Combustibles

Procesamiento
de la resina

Fig. 1.9

15

German Plastics and Rubber Machinery, VDMA Rubber and Plastics Machinery Divisional995)
Frankfurt Germany, p. (9-10)
16
Modern Plastics International, July 1991, p. 26
17
El proceso de reciclaje terciario a creado un nuevo lenguaje en la industria,
reflejando la amplia perspectiva que los esfuerzos en investigación han logrado.
Como se ha mencionado el proceso Químico parece superar a los métodos
comerciales de reciclaje de tipo mecánico ya que éstos, llegan a limitaciones técnicas en el
área de recolección, separación, asi como en una serie de procesos físico y térmicos para el
aprovechamiento de los materiales termoplásticos

Los esfuerzos actuales se enfocan en proyectos para;
• Implementar el reciclaje de refinería que permite descomponer el plástico contaminado
en hidrocarburos.
• Iniciar la pirólisis de los desechos plásticos urbanos para obtener conversiones en
fracciones de petróleo sintético.
• Promover la licuefacción del plástico contaminado para convertirlo en reserva para la
fabricación de gasolina.

Un ejemplo de estos logros es la futura aceptación por parte de la F.D.A.
(Departamento de Drogas y Alimentos de los EE.UU.) del proceso de metanólisis del PET
para ser utilizado en la mezcla con material virgen para la fabricación de las botellas
utilizadas por la compañía de refrescos Coca Cola Co.
Los materiales más difíciles para reciclar químicamente son los termofijos,
debido a su estructura molecular la cual es muy resistente, el único método que a probado
su eficiencia es la pirólisis.
Otro ejemplo de esta tecnología escalada y llevada a la comercialización, es
la realizada por la compañía Wayne Tenchnology que ha desarrollado una unidad de
procesamiento con capacidad de 20,000 Tons, al año de desechos sólidos convirtiéndolas
en fracciones de petróleo sintético, utilizando una alimentación con una proporción de
60/30/10 de plásticos, papel y llantas, con un costo de $2.5 millones de dólares. En esta

18
planta se utiliza el proceso de pirólisis continua a condiciones de operación superiores a las
atmosféricas y con un sistema de condensación por 3 etapas.
En la actualidad, ya se encuentran plantas recicladoras dentro de ias plantas
de producción de refinamiento de crudos, destacando 4 tipos de tecnologías.
Craqueo: Este opera a temperaturas entre 400 y 600° C, a presiones ligeramente superiores
a la atmosférica para fabricar ceras líquidas de tipo oligomérico para utilizarce en
posteriores craqueos catalíticos, los gases generados se utilizan como combustibles para el
proceso.

Gasificación: Las plantas operan en una atmósfera de oxígeno a una temperatura de 900 a
1400° centígrados bajo una presión de 0 a 60 bars para producir monóxido de carbono e
hidrógeno.

Hidrogenación: Se procesan los materiales dentro de una atmósfera de hidrógeno a una
temperatura de 300 a 500° centígrados con una presión de 100 a 400 bars para producir
una mezcla del 65 al 90% de crudo sintético, 10 a 20% de gases y un 20% o más de
residuos sólidos.

Pirólisis: Operando a temperaturas de 500 a 900° centígrados en una atmósfera libre de
oxígeno se producen hidrocarburos gaseosos, amoniaco, cloruro de hidrógeno en un 50% ,
crudo sintético en un 25 al 40 % y residuos sólidos.

En Europa los primeros 3 procesos están más desarrollados mientras que en
EE.UU. se están realizando 2 proyectos de pirólisis patrocinados por el Consejo Americano
Del Plástico.

19
En la figura 1.10 se puede observar el proceso de conversión del PP
mediante Pirólisis que consiste en eJ calentamiento del PP una temperatura de (425-510°C)
bajo una presión de (50-250 psi), con un tiempo de residencia de 30 minutos. Cerca del
94% del polímero alimentado se convirtió en energía, del 6 % restante se convirtió el 90%
en aceite.

Gas
Combustible

Tanque para
aceite
combustible

Fig.1.10 Proceso para la conversión de desechos plásticos en aceites combustibles mediante pirólisis de
lecho fluidizado con un serpentín tubular (Departamento de Energía EEUU.)

pesado y ligero, el 10 % en gas que se utiliza para calentar el reactor. Esta planta tiene una
capacidad para transformar 7700 toneladas al de año PP atáctico (estructura asimétrica de
las cadenas poliméricas).

20
1.6 DIRECCIÓN Y TENDENCIAS DE LA INDUSTRIA DEL EMBALAJE

La industria de) empaque plástico parece estar sufriendo una transición.
Desde la decentral izada estructura en la cual los procesadores de materia prima mostraban
poco interés en los productos finales, a aquellos que actualmente están integrando otras
funciones al procesamiento de la materia prima. Éstos movimientos explican el por qué del
crecimiento de la industria del embalaje dentro del mercado, forma el 20% de las ventas
totales de materiales plásticos. Pero este porcentaje no lo dice todo, ciertos tipos de
plásticos como el PVC17 juegan un papel cada vez menor en el área de embalaje, en la
actualidad este material se esta eliminando ya que la capacidad para ser reciclado no se
compara con la de su competidor el PET.
Han surgido una serie de campañas realizadas por grupos ecologistas, desde
manifestaciones por parte de la población, hasta grupos de gran influencia como
Greenpeace Internacional que ha lanzado protestas por la contaminación generada por el
PVC, especialmente al ser incinerado, ya que produce substancias tóxicas como cloruro en
forma de ácido clorhídrico, además de los diferentes metales pesados contenidos en los
aditivos utilizados para su fabricación, junto con lo plastificantes que son vistos como
posibles cancerígenos, sin mencionar el daño que causa a la capa de ozono la presencia de
los cloruros.

Durante la siguiente década el consumo per capita de embalaje plástico será
superior a la de los años anteriores. Ciertamente, aumentarán más tipos de empaques en el
mercado, los cuales estarán hechos con materiales distintos y generalmente incompatibles
entre si, ésto debido más que nada a la comercialización de los diferentes artículos que
utilizan a este material no sólo como protección sino como un medio publicitario el cual
atrae al consumidor dependiendo del diseño que este tenga (color, forma, etc), muchas

17

Modern Plastics International, March 1993, p. 43

62623
21
veces utilizando material en exceso. Por otra parte, también esta variando el uso de los
productos, los cuales se están diseñando para que el consumidor les dé otro uso después de
haber cumplido con su función primaria, aprovechando de esta forma al máximo el
producto fabricado, al aumentar su vida útil.18

1.61 CARACTERÍSTICAS DEL EMBALAJE PLÁSTICO

Los plásticos se han utilizado desde los años cincuentas. Su uso no se
desarrolló en esos años, sin embargo durante los años sesentas los precios del polietileno
cayeron drásticamente provocando que los plásticos realmente comenzaran a dominar la
industria del embalaje en los años setentas.
La mayoría de las variedades de plásticos se derivan de una materia prima
proveniente del petróleo: el etileno.
El etileno es la base para una multitud de substancias intermediarias y
productos finales, tales como explosivos, detergentes, DDT, perfumes y tabletas de aspirina
por mencionar algunos de ellos. El PE, PVC y el PS son 3 de los 4 plásticos derivados del
etileno, el polipropileno se obtiene de un proceso para la fabricación del etano.
La mayoría de los grandes volúmenes de plástico producidos son
termoplásticos, en el caso de los termoestables se utilizan poco como

materiales para

empaque (Fig. i.ii).
La clave de la popularidad de estos materiales (HDPE, LDPE,PS, PP, PET
principalmente) se debe a sus inmejorables características para aplicaciones de embalaje,
entre algunas de estas propiedades tenemos:

• Son fuertes, durables, se comportan bien tanto en altas como en bajas temperaturas .

l8

Ref.5 p. (82-83)
22
• HOPE
• LOPE
DPP
0PS
• PVC
HPET
• INGENIERÍA

• 40%

Fig. 1.11

• Pueden ser utilizados en forma rígida, semirígida ó.flexible
• Los plásticos actúan como excelentes barreras que pueden resistir sustancias químicas,
aceites, grasas, pueden ser permeables a gases y vapores.
• Tienen características que favorecen su manufactura, son fáciles de maquinar, pueden ser
termoformados, impresos fácilmente y ser sellados mediante calor.
Ante tales características, los plásticos pueden ser producidos por una serie
de técnicas como extrusión, inyección, soplado, termoformado, dipersión por solventes y
formado en frío.
Los plásticos utilizados como empaques suelen tener 3 tipos de formas
básicas19:

1. Películas y hojas, fabricadas o termoformadas.
2. Contenedores moldeados y tapas.
3. Recubrimientos y adhesivos.

,9

Ref. 4 p. 83
23
Para nuestro estudio nos enfocaremos únicamente al segundo tipo de
embalaje ya que actualmente se ha desarrollado más tecnología para la recuperación de
estos artículos.

1.7 PROPIEDADES DEL POLIETILENO

Estos plásticos pertenecen al grupo de las poliolefinas, son producidas por
polimerización de pequeñas moléculas llamadas alfa-olefinas

insaturadas que son

hidrocarburos alifáticos que poseen un doble enlace entre el primero y segundo carbono
cuya formula molecular es CnH2n un ejemplo de las alfa-olefínas comúnmente utilizadas
tenemos al etileno (CH2=CH2), propileno (CH3-CH=CH2), buteno 1 (CH3-CH2-CH=CH2).
Estos materiales son los que en la actualidad se fabrican en mayor cantidad especialmente
para la fabricación de embalaje en sus distinta formas.
1.7.1 POLIETILENO20

En el caso de los polietilenos se ha adoptado cierta terminología para
clasificar los materiales deacuerdo a sus densidades, de la siguiente manera:
Tabla 1.3
Tipo de Polietileno

Rango de densidades

Acrónimo*

3

(g/cm )

Baja Densidad
Densidad Media
Alta Densidad

0.910-0.925**
0.926-0.940
>= 0.941

LDPE
MDPE
HDPE

* Siglas en Inglés
** Este valor cambia dependiendo del autor

Los polietilenos son materiales parcialmente cristalinos, el porcentaje de
cristalinidad depende de las ramificaciones de las cadenas poliméricas las cuales determinan
la densidad del material.
Existen 2 técnicas fundamentales para la polimerización usadas en la producción del
PE:

Ref. 2 p.(75-72)

24
• Proceso de Polimerización a Alta Presión iniciado por radicales libres.
• Proceso de Polimerización a Baja Presión realizado por medio de una reacción
catalizada por metales de transición llevada a cabo tanto en fase gaseosa o en fase
líquida con hidrocarburos inertes.

Los materiales obtenidos por medio del proceso de alta presión son los
LDPE y MDPE, las películas para empaque son fabricadas con este tipo de materiales,
también se forman copolímeros de etileno con monómeros polares tales como el acetato de
vinilo, ácido acrílico, metil etil acrilato. Otros copolímeros producidos por este proceso son
el vinil etileno acetato (EVA) utilizados como adhesivos. Mientras que por el proceso de
baja presión producen el HDPE (homopolímero) en mayor proporción el cual es utilizado
principalmente para la fabricación de recipientes o como recubrimientos, aunque también se
forman los anteriores, como subproductos de la reacción.
La temperatura de fusión junto con su viscosidad son constantes debido a su
relación con su peso molecular característico del material. El PE puede ser caracterizado
en parte gracias a sus propiedades físicas. Debido a la facilidad de medición por medio del
denominado "Melt índex" o índice de fluidez del plástico que se refiere a la cantidad del
polímero (grs.) que fluye através de un orificio de diámetro conocido en un tiempo de 10
minutos a una temperatura y carga estática determinada, por medio de estas propiedades
junto con las de tipo mecánico, de procesamiento, de resistencia química, opacidad y brillo
se puede realizar un mejor estudio sobre el comportamiento de dicho material, bajo las
condiciones

que

sean

requeridas

de acuerdo a la aplicación

que

se

desee

25
El polietileno es el material termoplástico dominante más consumido en el
mundo como se puede observar en la Tabla 1A

Tabla 1.4
PAÍS
JAPÓN
EUROPA (OCC.)
EE.UU.
CANADA
MÉXICO**
|
* Miles de toneladas 1991
**1993

HDPE*
1113
2937
3779
276
205

LDPE/MDPE*
1672
5245
4912
512
350

PE TOTAL*
2785
8182
8691
788
555

La mayoría de los métodos para medir las propiedades físicas y químicas se
basan en las técnicas establecidas por la ASTM (American Society for Testing and
Materials) la cual es una sociedad no lucrativa cuyo fin es del conjuntar los estándares y
técnicas de medición de los diferentes materiales que se conocen, para el caso de los
plásticos esta es la fuente más ampliamente utilizada.
1.7.2 PROPIEDADES FÍSICAS21

El PE es una resina semirigida dotada de óptimas características de inercia
química, de poder aislante eléctrico, de resistencia a bajas temperaturas y de bajo grado de
absorción de agua.
Como el polietileno absorbe agua al mínimo (0.01%) sus propiedades
eléctricas son prácticamente insensibles a los cambios de humedad, como también a la
inmersión en agua.

2I

M.Mayer Erich ,Química de las Materias Plásticas, Editorial Científica Médica HOEBI, 1965, Barcelona
p.(176-179)
26
1.7.3 PROPIEDADES QUÍMICAS

Al PE no le atacan los ácidos, las bases, sales u otros reactivos químicos. Se
puede emplear con ácido sulfúrico hasta una concentraciones de 98% y con ácido nítrico al
50% sin sufrir daño alguno.

1.7.4 APLICACIONES

Su uso se extiende a distintas áreas de la industria como:

• Eléctrica
• Embalaje
• ConductoresArtículos para uso doméstico
• Industria química
• Construcción

1.8 POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (HDPE)22
El HDPE (0.94 a 0.97 g/cm3) es un material de muy alta cristalinidad (85 al
95%) y una temperatura de fusión de 135° C, De las tres propiedades menciondas , la
cristalinidad es fundamental, y las reactantes son consecuencia de ella. A su vez, la alta
cristalinidad de este tipo de PE se debe a que sus cadenas tienen muy pocas ramificaciones,
por lo que estas ramificaciones pueden acomodarse bien a la red cristalina, contribuyendo a
la flexibilidad de las cadenas (por ello se le denomina de alta densidad).

Ureta Barrón Ernesto, Polímeros Estructura, Propiedades y Aplicaciones .Limusa Noriega, 1989 l1
edición, México
27
La gran aceptación que este material ha tenido, se debe a sus buenas
propiedades físicas, químicas y eléctricas, combinadas con su bajo costo en comparación
con el de otras resinas. Además, como se funde con precisión a temperaturas moderadas,
puede procesarce fácilmente por muchos métodos y formularce para que cumpla con los
requerimientos exactos de aplicaciones específicas.
El HDPE se procesa por todas las técnicas usuales para termoplásticos :

• Moldeo por inyección
• Extrusión
• Termoformado
• Soplado
Un factor importante en todos los casos es que la resina debe calentarse y
enfriarse uniformemente. La velocidad de procesamiento depende de que tan rápidamente
se pueda calentar y enfriar la resina (Tabla 1.5).
1.9 POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (LDPE)

Este término incluye a los polietilenos ramificados con densidades de 0.91 a
0.93gr/cm  con grados de cristalinidad de 50 a 70 (valor que nos relaciona al peso
molecular promedio de una resina por medio de su medición con un plastómetro) y
temperaturas de fusión entre 100 y 110°C. Son ramificados porque se fabrican en
condiciones muy drásticas: presiones de 1500 a 3000 atm, temperaturas de 200 a 250°C y
peróxidos como iniciadores. Los peróxidos generan radicales libres, gracias a su enorme
reactividad, la cual provoca la creación de ramificaciones.

28
TABLA 1.5 PROPIEDADES DEL POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD M

PROPIEDAD
DENSIDAD
Mecánicas
RESISTENCIA AL IMPACTO
RESISTENCIA A LA FLEXIÓN
RESÍSTENOS A LA COMPRESIÓN
RESISTENCIA A LA TENSIÓN
DUREZA ROCKWELL
Propiedades Térmicas
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
COEF. LINEAL DE EXPANSIÓN
TÉRMICA
TEMPERATURA DE USO CONTINUO
TEMPERATURA DE FLEXIÓN
Propiedades Eléctricas
CONSTANTE DIELÉCTRICA
RESISTIVIDAD EN VOLUMEN
Propiedades Químicas
RESISTENCIA QUÍMICA
ÁCIDOS FUERTES
BASES FUERTES
SOLVENTES ORGÁNICOS

UNIDADES MÉTODO
ASTM
3
g/cm
D-793

VALOR
0.94-0.97

Kg/cm
Kg/cm3
Kg/cm2
Kg/cm3
SHORE D

D-256
D-790
D-695
D-638
D-785

2.7-109
65-72
220-390
60-70

10* cal cm/seg

C-177

11-12.4

10S/°K

cm

D-696

1100-1300

°C
°C

D-648

120
60-88

60Hz
Omhs x cm

D-150
D-257

+1016
2.2-2.4

D-543
MR
R
MR

R=resistencia
MR=resistemncia media
NR=resistencia nula

A pesar de que al ser comparados con las otras dos gandes clases de
polietilenos, los de baja densidad son inferiores en algunas de sus propiedades, de todos
modos superan al resto en ventas por un amplio margen y no sólo a los otros polietilenos,
sino a los demás polímeros considerados individualmente.

23

Ocampo Padilla José Luis, Evaluación de Propiedades de Polietileno Reciclado para la Obtención de
Poliducto, (tesis), ESIQIE, IPN,(1993) México D.F. p. (14-15)
29
Entre las cualidades que destacan de esta resina, son su precio y la facilidad
de su procesamiento, así como su flexibilidad, su alta resistencia al impacto y
particularmente la retención de dichas propiedades a temperaturas muy bajas debido a que
su temperatura de transición vitrea es -120°C. El resto de sus propiedades sólo pueden
calificarse de aceptables de manera que la explicación de su enorme demanda se justifica
porque se emplea para hacer artículos de baja permanencia o vida útil, un ejemplo de ello
son las bolsas que se utilizan principalmente en los supermercados (Tabla 1.6).

1.10 POLIETILENO LINEAL DE BAJA DENSIDAD (MDPE)

Este material se fabrica copolimerizando etileno con otras olefinas. Tiene
ramificaciones, por lo que es de baja densidad, pero las ramificaciones o grupos laterales
son de tamaño uniforme y tienen grados de cristalinidad mayores que el polietileno normal
de baja densidad . Su mayor cristalinidad , le imparte propiedades que lo hacen superior al
LDPE con el mismo índice de fluidez-estas propiedades son;

• Mayor resistencia al impacto.
• Mayor resistencia al desgarre.
• Mayor resistencia tensión.

Los procesadores de películas aprovechan estas cualidades para hacer
productos como bolsas para hielo, bolsas para artículos pesados y película de alta
resistencia (termoencogible). Dentro de estas aplicaciones, compite con los copolímeros del
etileno, como el acetato de vinilo.
No en todos los casos se considera ventajoso el uso este tipo de polímeros
lineales de baja densidad debido al precio y la función que van a realizar principalmente:

30
TABLA 1.6 PROPIEDADES DEL POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD

PROPIEDAD

UNIDADES

DENSIDAD
MECÁNICAS
RESISTENCIA AL IMPACTO
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
RESISTENCIA A LA FLEXIÓN
RESISTENCIA A LA TENSIÓN
DUREZA ROCKWELL
PROPIEDADES TÉRMICAS
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

gr/cm3

MÉTODO
ASTM
D-792

Kg/cm
Kg/cm2
Kg/cm2
Kg/cm3
SHORE-D

D-256
D-695
D-790
D-638
D-785

505-109

104 cal cm/seg

C-177

7.5-8.5

D-696

COEF. LINEAL DE EXPANSIÓN TÉRMICA
TEMPERATURA DE USO CONTINUO
TEMPERATURA DE FLEXIÓN
PROPIEDADES ELÉCTRICAS
CONSTANTE ELÉCTRICA
RESISTIVIDAD EN VOLUMEN
PROPIEDADES QUÍMICAS
RESISTENCIA QUÍMICA
ÁCIDOS FUERTES
BASES FUERTES
SOLVENTES ORGÁNICOS

VALOR
0.91-0.93

100-500
40-160
40-51

cm
105/°K
°C
°C

D-648

10-22
80-100
38-49

60Hz
Ohms x cm

D-150
D-257

2.1-2.5
+1016

D-543
MR
R
MR

R=resistente
MR= resistencia media
RN=resistencia nula

• Cuando se desean películas de alta transparencia.
• Cuando se hacen laminaciones de polietileno con otros productos como papel y cartón ,
ya que las propiedades de flujo no permiten operar a las velocidades requeridas.

Es estos casos se prefiere al polietileno ramificado de baja densidad. La
sustitución del LDPE por el MDPE, requiere de algunos cambios en las técnicas de
procesamiento, por lo general, la variedad lineal, a causa de su mayor cristalinidad, es más
rígida y requiere mayores temperaturas y presiones de procesamiento. En todo caso, las
modifcaciones son relativamente menores.

31
CAPÍTULO II

INTRODUCCIÓN

El planeamiento e implementación de un programa de reciclado, puede
parecer una compleja y frustraste situación debido a que las partes no parecen relacionarse
unas con otras.
El planeamiento y la implementación necesitan de personal expertos en
asuntos mercantiles, ingeníenles, de finanzas publicas, leyes ambientales y muchas otras
áreas.
El primer punto a considerar es el propósito de la planeación, ésta no
consiste en preparar sólo un documento, debe ser apropiado a la actividad a realizar.
Segundo, la construcción del equipo para recuperación de material requiere más que
simples cálculos. La planeación adecuada, debe permitir realizar la actividad fácil y
eficientemente.

2.1 EL RECICLAJE COMO UNA ACTIVIDAD VOLUNTARIA

La pregunta sobre si cualquier comunidad en nuestro país debe requerir de
reciclaje no puede contestarse fácilmente.
Para las comunidades que no están afectadas por legislaciones que obliguen
a reciclar o impidan la generación de desechos, la decisión acerca de un programa de
reciclaje voluntario u obligatorio debe establecerse claramente en los procesos de
planeación.
Los programas exitosos de uno u otro tipo deberían tener una fuerte
promoción con el fin de educar a la población. También sería conveniente el ofrecimiento a

32
2.21 EDUCACIÓN Y PROMOCIÓN

El primer eslabón de la cadena consiste en un programa educacional, el éxito
de todo programa de reciclaje depende principalmente en el conocimiento y entusiasmo de
todos los participantes, desde la implementación de un nuevo programa hasta el
mantenimiento y desarrollo del programa ya existente, la educación y promoción de dicho
programa es crucial.
La educación y promoción puede se dividida en cinco elementos:
1. Los ciudadanos , comerciantes e industriales en el área de servicio deben recibir una
educación acerca del reciclaje de manera general.
2. El programa específico que ha sido desarrollado debe ser promovido.
3. Deben de existir los medios para mantener a las personas informadas acerca del
programa durante todo su desarrollo.
4. El esfuerzo existente para la reducción y eliminación de desechos debe ser parte del
componente educacional.
5. Los proyectos en las escuelas deben desarrollarse para preparar la siguiente generación
de recicladores y apoyar a los programas existentes.

2.22 RECOLECCIÓN

Es el segundo eslabón de la cadena, se refiere a la recuperación de los materiales
reciclados de los residentes, comerciantes e industriales, provenientes directamente de las
calles o de centros de recuperación. La recolección en las calles se puede acompañar
dedistintas estrategias, de esta manera pueden ser exploradas un gran número de opciones
simultáneamente antes de establecer alguna en específico.

35
2.23 PROCESAMIENTO

Una vez que el material ha sido recolectado debe ser preparado para el
mercado, dentro de este tercer eslabón en ia cadena, la preparación dependerá del tipo de
material reunido, el volumen del material y los arreglos para su transportación entre el
centro de procesamiento y el mercado final.
El procesamiento de este material (Tabla 2.2) generalmente se lleva a cabo en
instalaciones especializadas o en centros intermediarios los cuales reciben el material, lo
seleccionan y lo embarcan a los mercados finales, todos estos materiales se compactan para
ser transportados.

Tabla 2.2 Opciones de procesamiento para materiales reciclables
MATERIAL

OPCIONES DE PROCESAMIENTO

Papel periódico

Empacado o suelto

Cartón corrugado

Empacado o suelto

Latas metálicas

Comprimidas, empacadas o sueltas

Vidrio

Comprimido o suelto

Contenedores plásticos

Empacados, granulados y peletizados

Llantas

Enteras o trituradas

La coordinación del sistema de recolección y de procesamiento no deben ser
presionados demasiado, hay que tratar de adaptarse a los recursos que se tengan , por
ejemplo, el área de recepción de material debe ser compatible con los equipos utilizados
para la recolección.
Los materiales deben ser preparados para cumplir los estándares de calidad
demandados por los mercados finales. Esto significa que los estándares deben ser bien
comprendidos y acordados con anterioridad a través de contratos antes de que el proceso
se lleve acabo, permitiendo que el material producido sea aceptable, ya que de lo contrario
todo el proceso sería inútil.

36
los residentes y comerciantes de algún método sencillo para disponer de sus desechos y de
su recolección.
Ninguna comunidad puede ser obligada a reciclar ignorando la conveniencia
y la educación de la población; estas deben ir de la mano.
En donde existe un conveniente y bien difundido programa dentro de una
comunidad o ciudad, la experiencia ha demostrado que el reciclaje voluntario permite lograr
participaciones muchos mayores, como por ejemplo, los desarrollados en: los EE.UU. y
Alemania principalmente. Los programas obligatorios pueden ser ligeramente más exitosos,
pero pueden incurrir en gastos para hacer que se cumpla, a través de inspectores de
reciclado, quienes revisan para ver si la basura contiene otros tipos de materiales que sean
no reciclables.
En algunas instancias las comunidades han podido sobrepasar a este tipo de
legislaciones evitando la inspección y el aseguramiento, ésto ha permitido a la comunidad
mostrar que son serias sus intenciones acerca del reciclaje. Si los participantes están en
Tabla 2.1 Efectos de la frecuencia de recolección sobre la participaciónen EE.UU.
SEMANAL

MENSUAL

17

14

Rango de participación %

10-80

4-65

Participación promedio %

46

29

9

6

Rango de participación %

40-98

25-85

Participación promedio %

73

48

TIPO DE PROGRAMA
PROGRAMAS VOLUNTARIOS

Número de Encuestas

PROGRAMAS OBLIGATORIOS

Número de Encuestas

desacuerdo en algún punto relacionado con los programas de educación pública o acerca
del servicio, la comunidad siempre tiene la opción de desarrollar mecanismos para
solucionarlos (Tabla 2.1).

33
2.2 PROGRAMA DE RECICLAJE1
El reciclaje es un ciclo cerrado en el que los productos que son comprados y
utilizados son recolectados y reutilizados nuevamente. Siendo el caso aplicable para
cualquier producto dentro de la categoría de reciclable (Fig. 2.1), evitando así el daño
ambiental y los costos que estos producen .

CICLO DE LOS PLÁSTICOS

»

MATERIAS PRIMAS
i i

*

PLÁSTICOS

TRANSFORMACIÓN

PRODUCTOS ACABADOS

*  R E C ;ICLADO
RESIDUOS

PRODUCTOS ACABADOS
DE MENORES ENERGÍAS
TÉCNICAS

ENERGÍA
«

RFfiínims
UTILIZACIÓN

Fig.2.1:
Los componentes de un programa de reciclaje, se deben ver como partes de
una cadena de actividades que hacen del reciclado una realidad para una comunidad. Cada
parte debe tener su propia integridad, pero también deben estar relacionada cada una de
ellas dentro del programa.

1

F. Lund, Herbert, Recycling Handbook, Enviromental Engineering, 1993, McGraw Hill Inc., Chapter 29,
p.(29.1-29.6)
Reí.4 p. 101
34
2.24 COMERCIALIZACIÓN

Este cuarto elemento se refiere a la venta del material procesado a los
mercados finales.
Cada tipo de material tendrá un mercado diferente con un precio especial,
estándares de calidad y fluctuaciones características. Cada material que Ja ciudad recolecte
deberá de tener un mercado y con ello la ciudad debe decidir en que tipo de material
enfocar su esfuerzos para llevar a cabo el reciclado.
A menos que la recuperación sea en beneficio para el medio ambiente no
hay razón por la cual no exista un mercado para los materiales recuperados. Entonces la
viabilidad depende completamente de la capacidad de los mercados potenciales existentes
que absorban dichos materiales.
Los precios de varios de los materiales son variables, por lo que están
sujetos a fluctuaciones en su demanda dentro del mercado, ya que los materiales
secundarios no siempre cumplen con el total de los requerimientos de calidad al ser
compaados con el material virgen, Los estatutos basados en el precio no permanecen
válidos por más de algunas semanas o meses frente a los cambios externos en los niveles de
actividad económica3.

2.25 DEMANDA

Este es el último eslabón de la cadena y el principal, el cual determinará realmente el
tipo de reciclaje que se va a realizar.
Una vez que los materiales obtenidos de la basura de la mejor forma
(genéricamente), es posible competir dentro de los enormes mercados que existen para
estos materiales. Investigaciones de mercado han mostrado que la proyección de
crecimiento para estos materiales en el año 2000 crecerá considerablemente, como se
muestra en la tabla 2.3.

3

Ref.'p.115
37
Actualmente es posible recuperar PET, HDPE, PVC, PP, ABS, PS, etc. de
los afluentes de desechos con un control de calidad muy altojo cual permite penetrar y
participar en los mercados, aún contra aquellos de resinas vírgenes.

Tabla 2.3 Proyección de mercados*
Tipo de material
PET
HDPE
PS
PVC
PP
Mezclado

1995 (millones lb/año)
630
530
570
495
900
400

* Plastics Recycling Fundation, Universidad de Toledo

La calidad es un problema que requiere de trabajo adicional cuando se trata
de ir más allá del reciclaje de botellas para bebidas. El problema que surge inmediatamente
es el del color. Los detergentes, blanqueadores, productos farmacéuticos, insecticidas y una
gran infinidad de diferentes artículos son fabricados con un amplio rango de colores o
pigmentos, provocando con ello que la eliminación de estos sea muy difícil, especialmentesi
se desea reutilizar estos mismos. Todo esto afecta el precio y dificulta cumplir con los
requerimientos del mercado.
A nivel mundial todas las naciones están comenzando a realizar programas
de reciclamiento provocando un crecimiento en ¡a infraestructura necesaria para esta
actividad. Los mercados para materiales secundarios son mucho mayores que la capacidad
actual de recolección de botellas y recipientes (Tabla 2.4), en la actualidad la mayoría de los
plásticos son aprovechados y reprocesados en artículos de uso común.

38
Tabla 2.4 Demanda potencial para HDPE reciclado (millones de libras)*
Tuberías
Baldes
Bases para botellas de PET
Bolsas y Envolturas
Botellas
Otros
Total
* Centro de investigación para el Reciclado de Plástico EE.UU.

100
70
90
100
130
T70
660

2.3 DEFINICIÓN DEL TRABAJO

No importa que complejo o simple sea el programa de reciclaje, este se
puede llevar a cabo más fácilmente si las actividades involucradas son claramente definidas.
En la practica el trabajo debe ser dividido en elementos discretos que permitan llevarlos a
cabo, manejarlos y monitorearlos en forma eficiente.
El diseñador que esta definiendo las actividades debe encontrar el balance
entre 2 extremos.
El primero ofrece una amplia gama de lincamientos para los miembros del
equipo, el segundo provee instrucciones meticulosamente detalladas describiendo cada paso
de la actividad que se realizará diariamente.
Esto se lleva a cabo tratando de involucrar a todos los miembros así como
permitiendo su participación con nuevas ideas.
Existen otros peligros al definir las tareas aún con la ayuda de aquellos que
realizan el trabajo. Primero las condiciones externas cambian todo el tiempo, variaciones en
la economía, movimientos en los mercados de materiales secundarios, la aparición de
nuevas regulaciones y la evolución de nuevas tecnologías.
Los programas también deben ser dinámicos en términos del crecimiento
para cumplir las demandas locales, por ejemplo los mercados para nuevos materiales,
siendo este el caso de los plásticos que se está desarrollando rápidamente.

39
2.31 DEFINICIÓN DE LA ESTRUCTURA DE TRABAJO.

Una aproximación formal para definir el trabajo a realizar de una manera
lógica consiste en el ordenamiento de las tareas de acuerdo a sus prioridades, pero en
muchos casos ésto no suele ser fácil por lo que se determinarán de acuerdo a las metas del
programa, definición de las tareas y según la disponibilidad de los recursos existentes.

2.32 DEFINICIÓN DE LAS METAS DE UN PROGRAMA.

Es ilógico discutir sobre las metas de un programa después de que los
componentes de éste han sido determinados y las tareas definidas, pero esto resulta ser
común en los programas de reciclamiento debido principalmente a la inexperiencia denro de
esta actividad.
Los esfuerzos para implementar el movimiento del programa en forma rápida
se dificulta por la planeación, debido a que si las metas del programa que dan ia pauta para
establecer las prioridades no están bien definidas ocasionarán una serie de impedimentos
para llevar a cabo dicho programa.
Las metas generalmente caen en una o dos grandes áreas, ambos tipos de
metas generalmente forman parte de la mayoría de los programas.
El primer tipo es la meta económica. Un programa dirigido principalmente
por este factor deberá ser evaluado de acuerdo a los costos de los programas, teniendo un
papel muy importante los análisis financieros dentro de sus prioridades.
El segundo tipo de meta es la de minimizar el daño ambiental y la
conservación de los recursos naturales.

2.4. CREACIÓN DEL PROGRAMA.

Se ha señalado que los programas de reciclado se pueden desarrollar para
distintos fines y metas además de ir complementando a todas estas en diferentes formas.

40
Las diferencias entre los programas dependerán de la planeación de éstos.
Algunos programas se realizan con poca o ninguna planeación formal, realizando las
actividades de una forma intuitiva, esto es característico de los programas pequeños. Para
programas más grandes y sofisticados se requiere de una planeación más rigurosa y formal.

2.5. PERSONAL.

Un programa de reciclaje necesita de las personas para que sea llevado a
cabo, esto se logra con un equipo de personal asalariado, quienes son los únicos que
pueden hacer de un programa de reciclaje un éxito. Otros grupos pueden incluir
trabajadores voluntarios, empleados de firmas privadas y personal para asesoramiento.
El reciclaje es una actividad multidisciplinaria requiriéndose de ciertas
habilidades y conocimientos, por ejemplo, para un coordinador las habilidades más
importantes son el manejo de información y récords de reciclado, comprensión de aspectos
de reciclado, publicidad, promoción, mercadotecnia de materiales secundarios, regulaciones
gubernamentales, etc.

2.6 ASPECTOS ECONÓMICOS DENTRO DE UN PROGRAMA DE RECICLAJE

Es técnicamente posible reciclar, recuperar y reutilizar todos los empaques
de tipo plástico desechados. Sin embargo a excepción de las botellas de bebidas, el aspecto
económico limita el grado de reciclamiento. Las comunidades no son entusiastas acerca de
recolectar materiales, si los métodos alternativos para la disposición de sus desechos
cuestan menos. Por lo tanto es necesario considerar el costo para la comunidad como para
los en cargados de la reclamación de estos materiales y así determinar el costo total del
material reciclado.
El hecho de que el material reciclado debe competir con la resina virgen en
calidad y precio, debe ser tomado en cuenta cuando se considera la comercialización final
del material.
Los costos a la comunidad incluyen lo siguiente:

41
• Costos por recolección de materiales reciclables .
• Costos de seleccionamiento del material.
De estos 2 costos la comunidad se debe encargar de sustraer:
• Los costos por la recolección de los materiales no reciclables.
• Los costos por disposición de estos.
La suma de estos cuatro factores será el costo neto para la comunidad. La
comunidad puede recuperar alguno o todos estos costos por medio de la comercialización
del material reciclado. El precio que necesitan cubrir se convertirá en el precio de venta de
este producto que deberá ser pagado por los compradores.
El reciclamiento tendrá los siguientes costos:
• Costo de la materia prima (iguales a los de la comunidad)
• Costo de reclamación (los costos de conversión de la materia prima en un producto
final)
• Costos de comercialización y otros gastos generales.
• Ganancia y recuperación de la inversión.
La suma de todo esto incluyendo las ganancias se convierten en el precio
mínimo requerido para hacer económicamente atractivo la manufacturación de un producto
derivado del procesamiento de la basura.
La siguiente pregunta que surge es ¿Si el precio es mayor o menor que el de
la resina virgen?. Sin embargo en una situación de libre mercado bajo condiciones normales,
el fabricante de los productos finales insistirá en recibir un descuento para utilizar lo que se
cree es un material de calidad inferior.
Si observamos la viabilidad económica del reciclaje de empaques plásticos
basándose en un precio del petróleo por barril de unos $20 dólares observamos claramente

42
O

100
200
300
Precio del relleno sanitario ($Aon.)

Fig. 2.2 Variabilidad del reciclado de empaque plástico vs. precios actuales de la resina virgen basados en
el precio del barril de petróleo de $20 dólares.

que los recipientes de bebidas son viables económicamente, considerando que los costos de
los rellenos sanitarios en los EE.UU. están entre los $50 y $100 dólares por tonelada de
basura manejada (Fig. 2.2).
Si se incrementara el precio del barril de petróleo suponiendo un valor de
$35 dólares (lo cual no es posible actualmente ya que el valor del petrolero es de 22 dólares
por barril para el de mejor calidad) entonces el costo asociado con la manufactura de
polímeros vírgenes se incrementaría substancialmente, aun si se descontara los materiales
que son reciclables, el costo sería lo suficientemente alto para que fuera económicamente
posible recolectar, separar y reclamar varios de los componentes plásticos de los desechos
(Fig. 2.3).

Esto sugiere que existe un valor futuro en el reciclado que debe ser tomado
en cuenta.
Otro factor importante, es que el público se decida por comprar material
reciclado, despreciando las supuestas deficiencias en calidad que pudieran tener, lo cual

43
No viable

Viable

100
200
Precio del rodeno sanitario ($fton.)

300

Fig. 2,2 Variabilidad del reciclaje de empaques plásticos vs. precios de la resina virgen basados en el precio
del barril de petróleo a $35 dólares
actualmente es posible; como ejemplo de esto, existe ya en el mercado el primer artículo
con un 100% de HDPE reciclado desarrollado por la compañía Procter & Gamble, el cual
es una botella de detergente para lavandería de la conocida marca de suavizador "Ultra
Downy", este recipiente tiene un gran colorido, su fabricación de tipo monocapa consumirá
cerca de 15 millones de Ib/año de desechos provenientes de recipientes para leche, los
cuales debido a su limpieza facilitan su coloración. Esta botella ofrece beneficio en la
reducción de materia prima, siendo un 25% más ligera que aquella fabricada con resina
virgen4.
En relación a la minimización de los costos de recolección y separación,
existen en la actualidad nuevas tecnologías que están haciendo posible dar menos
importancia a los procesos normales para el reciclado, simplificándolos grandemente,
destacando:

4

Ref,,6.
44
• El desarrollo técnico a nivel molecular de los plásticos que permiten utilizar materiales
de distintos tipos.
• El desarrollo de diferentes productos químicos y de familias de productos utilizando
plásticos combinados.

Estas y otras tecnologías no requieren de la separación de plásticos
simplificando la recolección, además de incrementar el rango de plásticos que pueden ser
utilizables ayudando todo esto a disminuir los costos. En la tabla 2.5 se puede observar un
esquema global de los costos de procesamiento para un programa de reciclado de plásticos
para un caso imaginario en los EE.UU.

Tabla 2.5 Estimación de costos de procesamiento para el PE en una estación de
reciclamiento en EE.UU.
Consideraciones*
1. Costos de manejo: Pomedio $21.00/ton
2. Costos por personal laboral: 1.5 separadores @ $10.00/h salario
3. Productividad: Separación de un camión @ 26001b (1179 kg) en 5.5 hrs.
4. Plásticos:

@ 50%en volumen de material contaminado
@ 7% en peso de material contaminado

5. Costos fijos de procesamiento: $7.00/ton

Cálculos
—'•

=

2600LB

, X = 4.2hr /1 Tiempo de separación y selección
2000LB

$15.00/hr trabajo total x 4.2 h = $63.00/ton Costos de trabajo
Costos fijos de la Estación:

$7.00/ton x 50% = $3.50/ton
$7.00/tonx 7% = $0.5/ton

$21.00/ton

Manejo

$63.00/ton

Trabajo de separación

$3.5/ton
$87/ton

Costos fijos
Costo total de procesamiento de plásticos

(
45
2.61 FINANCIAMIENTO PRIVADO

En los casos en que el sector público no esté en condiciones de apoyar
completamente al programa de reciclaje, la ayuda del sector privado puede ser vital.
Generalmente una firma privada arriesgara sus recursos, si cree que habrá una oportunidad
razonable para obtener buenas ganancias.
La recolección de materiales reciclables, por ejemplo, suele ser llevada a
cabo por el sector privado. Los servicios pueden ser ofrecidos a través de concursos
abiertos para todas las compañías que deseen participar eligiendo a la que proponga el
mejor plan para la recolección de estos materiales.
Si se puede realizar un contrato equitativo, se pueden lograr ventajas para
ambas partes, el recolector se asegura de que no habrá otras firmas con las que competir y
la ciudad recibe el servicio a un costo claramente determinado.
Una firma privada también puede operar todo el sistema de reciclaje, pero
esto pone a su capital en riesgo, por lo que éste querrá algún tipo de aseguramiento sobre
todo si todos los materiales serán procesados en sus instalaciones únicamente.
Una ciudad que delega todo el control del programa al sector privado debe
darse cuenta que esta expuesta al riesgo de ser abandonada. Si la firma encargada no está
obteniendo ganancias o si se presenta una mejor oportunidad en otra parte optará por
cerrar, quedando la ciudad con poca o nula oportunidad de continuar el programa, teniendo
por ello que desarrollar uno nuevo o truncar el ya existente. Por esta razón los sistemas
existentes en la actualidad, pertenecen a la ciudad la cual permite que el programa sea
operado por el sector privado.
Existen muchos otros arreglos financieros tales como arrendamientos o
combinaciones de los arreglos antes mencionados. Estas opciones ofrecen gran flexibilidad
pero requieren de un estudio minucioso. El financiamiento de un programa de reciclado
debe reflejar la madurez del programa y la disponibilidad de fuertes mercados para
materiales secundarios, de un número de residentes y de comercios a quien servir.

46
2.7 SISTEMA DE RECOLECCIÓN DE PLÁSTICOS 5

El reciclado de plástico se encuentra dentro de su primera etapa en países
como México y de América Latina y afortunadamente se ha desarrollado con éxito en
Alemania, Japón y EE.UU., y para asegurar el abasto de materiales lo más limpios posibles
y de la misma especie que faciliten su recolección y reprocesamiento en EE.UU. y en la
mayoría de los países Europeos se ha establecido un sistema de codificación para envases el
cual ha sido desarrollado por la Sociedad de la Industria del Plástico (SPI) Inc. (EE.UU)
siendo este estandarizado por la Organización Internacional de Estándares (ISO-1043).
Este sistema ayuda a identificar en los envases, botellas, contenedores y recipientes en
general, el tipo de plástico u otro material usado para su fabricación.
El sistema está basado en una simbología simple que permite a los
seleccionadores durante el proceso de recolección y reciclaje, identificar y separar los
diferentes productos. Se compone de 3 flechas que forman un triángulo (símbolo
internacional que denota reciclaje) con un número en el centro y los acrónimos con los que
se conoce a dichos materiales escritos en la base del triángulo.
Con base a investigaciones realizadas por la industria del reciclaje en otros
países, se ha encontrado que el símbolo propuesto es simple y fácil de distinguir de otras
marcas tradicionalmente colocadas en los envases por sus fabricantes (Fig.2.24).
El triángulo de flechas fue adoptado para aislar o distinguir al código
numérico de otras marcas en el envase. El número y las letras indican la resina utilizada
para la fabricación del envase de acuerdo a las siguientes siglas:

1. PET (Polietilen Tereftalato).
2. HDPE (Polietileno de Alta Densidad).
3. PVC (Cloruro de Polivinilo).
4. LDPE (Polietileno de Baja Densidad).
5. PP (Polipropileno).
6. PS (Poliestireno).
5

Ref.4p.(106-lll)
47
7. Otros (Esto se refiere a materiales como papel, cartón , vidrio, metal).

El código es moldeado mediante un inserto o grabado en el fondo de la
botella o del envase, o lo más cerca de éste, según lo permita la geometría del artículo. El
tamaño mínimo recomendado es de 2.5 cm (1 pulgada), para lograr su reconocimiento
rápido. Envases con bases pequeñas llevaran el símbolo en un tamaño proporcional.

m

W

PET

V

HDPE

PVC

PP

PS

L0PE

OTROS
Fig.2.4

El procedimiento de insertos en los moldes permite un fácil cambio de los
códigos de acuerdo con el tipo de resinas que sean utilizadas. El código indica únicamente
la resina utilizada y no tiene relación alguna con el tamaño, contenido o apariencia del
mismo.
De acuerdo con la experiencia de otros países, la meta es que los fabricantes
de productos plásticos decidan voluntariamente utilizar el sistema a corto plazo, de acuerdo
con el tipo de producto tales como:
-Artículos nuevos:
Colocar el código en todos los moldes.
-Moldes existentes:
En 6 meses el 30%

48
En 12 meses la totalidad

Si un envase es fabricado en un nuevo modelo y con resinas diferentes a las
tradicionalmente empleadas, es responsabilidad del transformador o productor de los
envases cambiar el código (inserto) para identificar la materia prima usada. También
corresponde al transformador utilizar el código adecuado según la resina con que se elabore
el envase.
En el caso de materiales copolímeros o una mezcla de plásticos pueden ser
etiquetados con los símbolos apropiados de cada material separados por una diagonal (/)
(Fig. 2.5).

PVC/PA
Fig. 2.5

En el año de 1994 representantes de la industria del plástico y reciclaje,
acordaron adoptar una nueva simbología que proporcionará más información sobre el tipo
de resina utilizada para los recipientes plásticos. Este nuevo símbolo sustituye las flechas
por un triángulo, además de añadir una inicial, la cual indica la técnica de fabricación del
producto, en la figura 2.66 se muestra el símbolo correspondiente para el HDPE fabricado
mediante moldeo por soplado (-BIow-B).
Este símbolo ha sido aceptado por el SPI (Sociedad de la Industria del
Plástico) y por la ISO.

Fig 2.6
6

Modern Plastics International, March 1994, p. 26
49
CAPITULO III

INTRODUCCIÓN

Las características básicas de los procesos comerciales para la recuperación
de poliolefinas es que todo el proceso es lineal. Los desechos plásticos son inspeccionados
y procesados para remover los macrocontaminantes, se reducen a un tamaño de partícula
manejable, son lavados para removerlos de la superficie y para finalmente ser secados. Las
partículas limpias y secas pueden ser usadas tal cual o ser peletizadas.
Cada compañía dedicada a la recuperación tiene su propia variación en
cuanto al proceso antes mencionado, las mayores diferencias son el orden de las etapas del
proceso y el diseño del equipo que se utilice para cada etapa. Actualmente las compañías
dedicadas a esta actividad, junto con las diferentes tecnologías existentes de recuperación
que se utilizan son consideradas como propias, muchas de ellas no están patentadas aún,
por lo que todos los participantes se niegan a dar a conocer de manera detallada sus
procesos, ya que pueden comprometer su posición como competidores dentro de esta
floreciente industria, y debido a ello, muchas de las etapas de los procesos que se tratarán
no podrán ser explicadas en detalle (Fig. 3.1 a y 3.1b).
El diseño del equipo y del proceso para la recuperación de las
poliolefinasestán determinados por la forma física de los desechos alimentados al proceso.

3.1 CONTENEDORES RÍGIDOS

Una porción significativa en la industria del reciclado para polilolefinas en la
actualidad está enfocada a la recuperación de residuos industriales (reciclaje primario). En
este tipo de procesos los residuos de origen industrial se venden a empresas recuperadoras.

50
Operación Unitaria Representativa de un Proceso de Reciclaje para Poliolefinas

Oescompactador

Linea de Separación

Secador Centrifugo

Lavado de Resina

Reducción de Tamaño

Clasificador Neumático

Sistema de Lavado

Recolector de Agua de Lavado

Extrusor y peletizador

Secador de Aire Callente

Linea de Empacadc

Silo de Mezclado

Fig. 3.1a Operaciones Unitarias representativas para el reciclaje de plásticos
•f
Botellas
compactadas

*

Oa«comp«dador

Separación
manual o
electrónica

Reducción
de tamaño

Materiales ligeros
(papel, polvo)
(Pí

Clasificador
de Aire

Etiquetas de PP
y otros desechos ligeras

Clasificador
de aire

Hojuelas de plástico

Secador
centrífugo
para PE
Hidroctclón

*

-/

Lavado



Hojuelas do HDPE.
limpias
Extrusor y
peletizador

Desechos

Silos da
Mezclado

v

HDPE peletizado (Producto final)

Fig. 3.1b Proceso de recuperación de resinas plásticas de la compañia Quantum Chemical

51
quienes reducen el material mediante granulación, para poder ser utilizado así o en forma
peletizada, por las mismas industrias u otras diferentes.
En la mayoría de los casos este proceso no requiere de limpieza alguna, pero
de ser necesario sólo se requirá eliminar contaminantes como las etiquetas. Las etiquetas
pueden ser removidas por procesos húmedos o secos. Los procesos húmedos requieren de
la utilización de agua caliente con agitación, para suavizar y dispersar los adhesivos de las
etiquetas. Las etiquetas de papel son convertidas en pulpa por simple agitación mecánica,
esta pulpa y el material plástico pueden ser separados por filtración, flotación o una
combinación de ambas.
En el caso de las etiquetas plásticas, el material ya lavado y secado se puede
separar por diferencias de peso mediante aire caliente (ciclón).
En el proceso seco los desperdicios que se encuentran en el piso son
fluidizados o agitados mediante una corriente de aire caliente. Esto suaviza el adhesivo de
la etiqueta lo suficiente para separar la delgada sección de ésta de la gruesa superficie del
material granulado (Fig. 1A).
Comunmente

los

desperdicios

industriales

suelen

estar

sucios

de

contaminantes característicos de la industria del plástico como aceites y polvos
principalmente. Este tipo de suciedad que esta sobre los desechos es removido por medio
de un lavado con agua, una agitación vigorosa y un detergente adecuado .Dependiendo del
tipo de detergente se puede utilizar o no agua caliente para aumentar su eficiencia.
La adición de recipientes de desecho fabricados con poliolefinas a los
residuos industriales antes mencionados, es una actividad relativamente nueva (reciclaje
secundario). Este tipo de desechos posee una amplia gama de contaminantes que tienen que
ser removidos para obtener un material comparable en instancia a los residuos industriales,
los cuales prácticamente carecen de contaminantes, siendo más fáciles de reprocesar.
La mayoría de los recicladores de contenedores de postconsumo (PCR)
especialmente de poliolefinas consideran que estos materiales poseen un gran valor

52
potencial si son segmentados de acuerdo a las características de las resinas con que fueron
fabricados, como resultado de ello es necesario una etapa de separación dentro de la
infraestructura del reciclaje.
La fabricación de este tipo de contenedores utilizando material reciclado
presenta nuevos retos en la eliminación de contaminantes como los de tipo decorativo,
tapas, boquillas, sellos y etiquetas los cuales son fabricados de materiales muy distintos.
Otros retos que surgen en el proceso de reclamación incluyen a los residuos de los
productos contenidos en ellos además de otros contaminantes de tipo acumulativo
provocados por el almacenamiento y recolección de los materiales.
Los reportes disponibles en publicaciones acerca de los sistemas de
reclamación de contenedores muestran que a pesar de tener muchas variantes son
provocadas por el tipo de materiales a manejados, mantienen las mismas operaciones
básicas ya mencionadas.

3.2 PROCESO PARA EL RECICLAJE DE PLÁSTICO

Existen 2 procesos dentro del reciclaje secundario para materiales plásticos
de acuerdo al tipo de material que se van a procesar:
• Reciclado para materiales plásticos de una sola especie.
• Reciclado para materiales plásticos mezclados (commingled plastics)
Estos procesos muchas veces se realizan juntos, por lo que se utilizan las
mismas operaciones básicas con algunas variantes .dependiendo de la aplicación o producto
final que se desee.

53
3.21 SISTEMAS DE RECOLECCIÓN

Las investigaciones en esta área apuntan a una dirección muy clara.
Tradicionaimente la basura ha sido recolectada en forma domiciliaria. Si los materiales
reciclables son separados ahí mismo antes de que sean recogidos sería posible captar
el 70% o más de dichos materiales.
Otras investigaciones junto con la experiencia de muchas compañías muestra
que entre más complicado sea la tarea de separación se captará menos material (vidrio,
acero, aluminio y plástico). El costo de recolección y separación de los materiales
reciclables representa cerca de 2/3 partes de los costos de recolección. Por esta razón un
sistema diseñado impropiamente puede generar altos costos a la comunidad.
Una vez recolectados los materiales, deben ser llevados a las estaciones para
ser separado y posteriormente ser procesada por estas mismas o por otras industrias que
compren estos materiales para reciclarlos.

3.22 SELECCIÓN Y SEPARACIÓN

Como sabemos, reciclar significa que vamos a procesar la basura en un
número finito de componentes para que cada uno de ellos pueda ser vendido a un mercado
en específico. Esto implica que hay que maximizar el valor del plástico, teniendo que
subdividirlo de la mejor forma posible. Las tecnologías para la separación los plásticos
(PCR) se puede dividir en 4 categorías:
1. Macroseparación
2. Microseparación
3. Separación molecular
4. Tratamiento para plásticos mezclados

54
La Macroseparación consiste en separar los desechos de la basura en sus
distintos componentes por métodos manuales o automáticos. En la actualidad estas
actividades se han estado desarrollando rápidamente. Dentro de este proceso se presentan
técnicas denominadas como positivas y negativas la cuales dependen de la composición del
material que se vaya a separar .
Generalmente los lotes de material que llegan compactados son separados de
manera positiva, es decir, por ejemplo si llega un embarque de HDPE pigmentado y no
pigmentado será separado positivamente en estos 2 tipos de plásticos únicamente para ser
procesados posterioremente. En el caso de material homogéneo la separación negativa
consistiría en eliminar todos aquellos materiales que pudieran haber sido incluidos pero que
no son del mismo tipo. Esta actividad puede ser realizada por métodos manuales. Algunos
estudios realizados demuestran que una persona puede separar de 3000 a 4000
contenedores en una hora (contenedores del mismo tipo ) que se traduce en 400-500 lb/hr
(181-227 kg/hr).1
Tabla 3.1
PVC
PET (transparente)
PET (verde)
HDPE (traslúcido) y
pigmentado
Las mezcla de materiales reciclables son enviados a las estaciones, las cuales
están diseñadas para separar estos materiales de acuerdo a sus características ya sea de
manera manual o automática. La tecnología para la separación de automática de los
plásticos ha sido desarrollado por el Centro de Reciclaje de Plásticos (CPRR) en Rutgers
EE.UU.

1

Ref.2 p. 88
55
donde se ha demostrado que las botellas para bebidas pueden ser separadas en las
categorías.que se muestran en la tabla 3.1
Nuevas tecnologías han sido desarrolladas por empresas privadas, siendo ya
utilizadas comercialmente, Consiste en la utillización de cámaras con sensores infrarrojos y
rayos X de manera conjunta con sistemas de eyección neumática que permiten separar y
obtener lotes de material plástico homogéneo. En el caso de los envases y contenedores el
proceso manual de separación se elimina casi en la totalidad .
La compañía BottleSort2 ha desarrollado este sistema el cual consta de
sensores infrarrojos que clasifican las botellas en los siguientes grupos: PP y HDPE con
colores mezclados. Los Rayos X identifican el PVC del PET. Todo esto esta combinado en
un arreglo de cámaras controladas por computadora que separan mediante sistemas
neumáticos a las botellas en 7 tipos de colores distintos (Fig. 3.2).
El sistema anterior consiste en una sola línea con capacidad para 567 kg/hr
(1.1 tonVhr para PVC únicamente). Se han utilizado estos sistemas logrando un 96% de
eficiencia en la separación de plásticos y un 99.3% para botellas de PVC. Los costos de
estos sistemas van desde $80,000 dólares para una sola línea hasta $900,000 dólares.
Existen otras variantes de estos sistemas, que pueden detectar hasta 264 colores
diferentes. .
Otro tipo de detectores desarrollados por la Universidad de Southampton en
Inglaterra para la Ford Motor Co. denominado "Tribopen" es capaz de detectar varios tipos
de plásticos, el método que utiliza consiste en detectar las cargas eléctricas en la superficie
de los diferentes tipos de plásticos utilizando un circuito de referencia. Debido a que este
método es muy específico se requiere enviar muestras al fabricante para que sean diseñados.

2
3

Modern Plastics International, June 1993, p. (100-101).
Modern Plastics International, July 1993, p. (13-14).
56
Tabla 3.2 Técnicas para Identificación de Materiales4
Técnicas Físicas de Identificación
Densisdad/Gravedad Específica/Peso
Molecular
Propiedades Térmicas y Mecánicas:
Temperatura de Servicio
Punto de Transición Vitreo
Depolimerización/Punto de Descomposición

Técnicas Electromagnéticas de
Identificación
Resistividad por Volumen (DC)
Capacidad Dieléctrica (DC por RF)
Propiedades Magnéticas (DC por RF)
Transmisión por Infrarrojo Lejano
Transmisión por Infrarrojo cercano
Espectro Visible.:
Banda angosta
Banda Ancha
Ultravioleta
Transmisión
Fluorescencia
Rayos X
Transmisión de R X baja frecuencia
Rayos Gama
Fluorescencia

Fig. 3.2 Tecnología para la separación de botellas mezcladas

4

Ref.2 p.30
57
dispositivos de acuerdo a las necesidades del comprador5. Actualmente este dispositivo se
vende comercialmente por la compañía Fluid Film Devices Ltd (FFD).con asesoramiento de
la misma Universidad.
La microseparación consiste en separar a los polímeros por su tipo después
de que han sido granulados en pequeñas partes -entre un octavo y un cuarto de pulgada de
diámetro- este proceso se realiza mediante flotación (Fig. 1.6), e hidrociclones, basándose en
la diferencia de densidades dentro de un medio acuoso. Otro proceso consiste en la
Granulación Criogénica, que utiliza a los diferentes puntos de fractura de los materiales al
ser puestos en contacto con nitrógeno líquido.
Existen una gran variedad de técnicas en desarrollo, como aquellas basadas
en propiedades de cristalinidad, diferenciación de masas por espectrografía, diferenciación
nivel molecular y atómica, utilización de fluidos supercríticos en sistemas de flotación en
agua.
El tercer tipo de separación es la que se lleva acabo a nivel molecular
mediante el uso de solventes a distintas temperaturas con las que cada tipo de polímero se
puede disolver de manera separada, logrando separaciones con eficiencias cercanas al
100%6.
El método de disolución selectiva ha sido desarrollada en el Instituto
Politécnico de Rensselaer, se basa en la incompatibilidad en la mayoría de pares
poliméricos, para poder separar los distintos componentes de los desechos plásticos. Se
utilizan 2 tecnologías fundamentales para este proceso, la disolución selectiva y una
volatilización instantánea de sólidos.

5

Prototype Design & Development Group, Department of Mechanical Engineering,
University of Southhampton, Highfleld, England., Diciembre 1995
6
Ref 20 2 capitulo
58
Supongamos que tenemos 2 polímeros (A,B) incompatibles que son
disueltos dentro de un solvente común, para formar una mezcla homogénea,
inmediatamente

se hace una separación de fases provocada por una volatilización

instantánea (flash) del solvente. Durante esta volatilización el sistema (Polímero A
/Polímero B /solvente) pasa inmediatamente a formar una región de 2 fases, la fase de
separación que se forma es provocada por una microdispersion dentro del sistema.
Si uno de los volúmenes de alguna de las 2 fases es pequeño se logra una
dispersión uniforme. El proceso se puede observar en la figura 3.3 y 3.4.

Proceso de Disolución Selectiva
Mezcla de Plásticos

}

<

Granulador

1

Solvente

*"

Disolución Selectiva

y'
Flotación

1

Mezclado

Solvente

Estabilizadores
Modificadores de
^
Impacto

i
Volatilización Instantánea

1r
PdetizacJón

1r
Mercado

Fig. 3.3

59
Equipo para la Disolución Selectiva de Material Plástico

i

1 1 0 0 Torr

Q p = 1.20 atm
Transportador
neumático

-0-4
10-401

O
Reserva
de solvente
Condensador
para el
toNwnte
70°C

A
Columna
de Disolución

d« Calor
26-2WC

1

dtlisotuoún

-^«-

-&

-e«a-

Bomba de Engranes

C

10-1000 TORR

J

Bomba de vacio

Tanque para la reserva
del oondensado

Fig.3.4 Diagrama de Equipo para el proceso de disolución selectiva

Se puede utilizar Xileno o Tetrahidrofurano (THF), pero este último resulta
muy caro y no proporciona el número de etapas necesarias para realizar una separación
selectiva (Tabla 3.2).
3.23 SEPARACIÓN MANUAL

La separación manual continúa siendo el método preferido para los
procesadores de desechos. La técnica es muy utilizada, requiere de poco capital y está bien
probada. En general la intención es la de separar a los materiales por grupos de
determinados colores permitiendo el mejor aprovechamiento de estos recursos.
Los problema que afrontan estos métodos son:
• La eliminación de los anillos que quedan en los cuellos de las botellas provenientes de las
tapas (su eliminación reduce la velocidad de separación).
• Separación de los recipientes multicolores.

60
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  • 2. Septiembre de 1996 A quien corresponda: Habiendo Recepcional sido presentado debidamente por el Sr. revisado Osear Medel el Trabajo González, denominado: "Reciclaje de Polietileno" apruebo su contenido como satisfactorio para sustentar el Examen Profesional para obtener el título de Ingeniero Químico.
  • 3. De nuestros Padres aprendemos a amar, a r e í r , a poner un pie delante de o t r o , q al abrir los libros descubrimos que tenemos alas. Gracias
  • 4. Agradezco a la Ing. y M.A. Ma. Josefina Rivero Villar y en especial al Ing. Aisaid Valera Vázquez por toda la ayuda prestada para la realización de este trabajo. A todos los profesores que compartieron sus conocimientos y experiencias conmigo. A todos mis compañeros de generación quienes me ayudaron ha salir adelante. A la UPAEP por haberme formado profesionalmente.
  • 5. Nuestro verdadero problema no es la f u e r z a que tengamos hoy; es la necesidad v i t a l de t o m a r acción hoy y a s e g u r a r nuestra fuerza para el mañana Dwight D. Eisenhower
  • 6. JUSTIFICACIÓN La actual problemática que estamos viviendo acerca de la contaminación ambiental, es cada vez es mayor y no parece tener límites. Existen diferentes tipos de contaminación cuya repercusión sobre todos nosostros tarde o temprano nos va alcanzar siendo entonces irremediable, debemos pensar que todos de forma consciente e inconsciente contribuimos a éste problema y tomarnos un tiempo para reflexionar y tratar de hacer algo. Siempre me ha llamado la atención la forma desmesurada en que desperdiciamos una gran cantidad de materiales en especial el plástico, el cual se utiliza para casi todo en nuestra vida diaria y que no es aprovechado en su totalidad. Es posible aprovechar todo el plástico gracias a su inmejorables propiedades por las cuales se utiliza en grandes cantidades, además de su larga vida que supera por mucho el fin para el cual fué creado o utilizado. Todo esto lo podemos observar en cualquier parte, donde existe una gran cantidad de basura especialmente de tipo plástica, siendo muy desagradable a la vista y principalmente perjudicial para el medio ambiente, por lo que decidí realizar este trabajo de investigación documental acerca del reciclaje y aprovechamiento del plástico especialmente enfocándome al Polietileno (PE) el cual he observado que se utiliza ampliamente y no se aprovecha como debería de ser, a diferencia de otros plásticos que si son aprovechados como el Polietilen tereftalato (PET). De esta manera conjuntar un poco de información la que suele estar restringida o ser muy vaga en cuanto a su contenido, impidiendo o retardando con ello la solución a éste problema. Solución que debe surgir de todo los niveles de nuestra sociedad. VI
  • 7. INTRODUCCIÓN El presente trabajo de investigación presenta los principios del proceso de reciclaje de plásticos enfocado al polietileno, considerando algunos de los aspectos tanto económicos, de organización y tecnológicos, permitiendo con ello ampliar las perspectivas de esta actividad como una industria creciente y de gran importancia para el medio ambiente El tratamiento de los desechos es uno de los mayores retos a los que se enfrentan la ciudades modernas. El Reciclado es la alternativa más atractiva a la acumulación de basuras, mucho más que el vertido en centros controlados o la incineración . De las 11 mil toneladas de desechos sólidos que se producen tan solo en la ciudad de México solo se recicla un 13% las posibles alternativas de solución que existen para el problema son la reducción y reutilización de los desechos generados, también se recomienda poner atención a los productos que compramos, que no tengan excesivos empaques, y que las bolsas que nos dan en los supermercados no se desechen tan indiscriminadarnnete. Otra posible solución es la fabricación de plásticos BIO y FOTO degradables, el proceso de reciclado es el proceso que consiste de convertir los materiales en otros productos que pueden o no ser iguales al original. El reciclado no solo reduce la basura sino que también disminuyue el consumo de agua, energía y recursos naturales, produciendo una menor contaminación en el aire y agua. El reciclado puede crear trabajos y oportunidades para pequeños negocios además reduce la dependencia de importaciones de materias primas. Como mencioné anteriormente, en México solo se recicla entre el 13 y 14% de los materiales, y de este porcentaje el reciclaje del plástico es mínimo o casi nulo, el reciclado se enfrenta tradicíonalmente a dos obstáculos. El primero es que sólo resulta económicamente viable si la industria utiliza estos nuevos materiales en sustitución de las materias primas propias de cada industria, por lo que en algunas ocasiones los productos reciclados son más caros pero no por ello se debe desechar este objetivo. vii
  • 8. El segundo impedimento es que las autoridades deben poner los medios suficientes para que el reciclado sea eficaz, comenzando con la conscientización de la población y así poder alcanzar las metas que se establezcan para la solución de este problema a nivel mundial, sin embargo el principal problema es la falta de cultura por parte de la sociedad aunado a la falta de compromiso por parle de las autoridades gubernamentales para lograr este gran objetivo. Una vez solucionado éste, los demás problemas, no sólo el de la contaminación, podran ser solucionados más fácil y rápidamente. VU!
  • 9. ÍNDICE Pags. Justificación vi Introducción vii Capitulo I Introducción 1.1 Reciclabilidad 1.2 Desechos Sólidos Urbanos 1.2.1 Afluentes de Desechos Plásticos 1.2.2 El Plástico como Contaminante 1.3 El Papel de los Plásticos en la Reducción de los Desechos 1.4 Características de los Materiales Plásticos 1.5 Tipos de Reciclado 1.5.1 Reciclaje Químico 1.6 Dirección y Tendencias en la Industria del Embalaje 1.6.1 Características del Embalaje Plástico 1.7 Propiedades del Polietileno 1.7.1 Polietileno 1.7.2 Propiedades Físicas 1.7.3 Propiedades Químicas 1.7.4 Aplicaciones 1.8 Polietileno de Alta Densidad (HDPE) 1.9 Polietileno de Baja Densidad (LDPE) 1.10 Polietileno Lineal de Baja Densidad (MDPE) Capitulo II Introducción 2.1 El Reciclaje como una Actividad Voluntaria 2.2 Programa de Reciclaje 2.2.1 Educación y Promoción 2.2.2 Recolección 2.2.3 Procesamiento 2.2.4 Comercialización 2.2.5 Demanda 2.3 Definición del Trabajo 2.3.1 Definición de la Estructura de Trabajo 2.3.2 Definición de las Metas de un Programa 2.4 Creación del Programa 2.5 Personal 2.6 Aspectos Económicos de un Programa de Reciclaje 1 2 3 6 7 9 10 13 16 21 22 24 24 26 27 27 27 28 30 32 32 34 35 36 36 37 37 39 40 40 40 41 41 VIH
  • 10. 2.6.1Financiamiento Privado 46 2.7 Sistemas de Recolección de Plásticos 47 Capitulo III Introducción 3.1 Contenedores Rígidos 3.2 Proceso para el Reciclaje de Plásticos 3.2.1 Sistemas de Recolección 3.2.2 Selección y Separación 3.2.3 Separación Manual 3.3 Sistemas Comerciales para Limpieza 3.3.1 Compactado 3.3.2 Extrusión 3.3.3 Peletizado 3.4 Reciclado de Películas Plásticas 3.5 Reciclado de Botellas de HDPE 3.6 Influencia del PCR durante el Procesamineto 3.61 Degradación 3.7 Reestabilización de Material Plástico Reciclado 3.8 Análisis térmico para Resinas Recicladas Capitulo IV 50 50 53 54 60 62 64 64 67 68 70 75 76 78 82 Perspectivas del reciclaje en México Conclusiones 88 94 BIBLIOGRAFÍA 96 ix
  • 11. ÍNDICE DE FIGURAS Pags. 1.1 Composición Media de los Resisduos Domésticos Estadounidenses 1.2 Clasificación de los desechos en la Ciudad de México de acuerdo a su origen 1.3 Clasificación de los desechos en la Ciudad de México de acuerdo a su tipo 1.4 Porcentaje de Desechos Generados de acuerdo al tipo de Sector en la Ciudad de Puebla 1.5 Clasificación de los Desechos Sólidos Generados en la Ciudad de Puebla 1.6 Generación de Desechos Urbanos de acuerdo a su Peso en los EE.UU 1.1 Sistema de Recuperación y Reciclaje Primario para Desechos de Película 1.8 Esquema teórico para la separación de desechos plásticos por medio de un sistema de flotación 1.9 Proceso Cíclico para el Reciclaje Químico 1.10 Proceso para la conversión de desechos plásticos en aceites Combustibles mediante pirólisis de lecho fluidizado con un serpentín tubular 1.11 Plásticos para empaque dentro de los desechos sólidos municipales en EE.UU 23 2.1 Ciclo de los Plásticos 2.2 Variabilidad del Reciclaje de Empaques Plásticos vs Precio actuales de resina virgen basados en el precio del barril de petróleo de $20 dólares 2.3 Variabilidad del Reciclaje de Empaques Plásticos vs Precio actuales de resina virgen basados en el precio del barril de petróleo de $35 dólares 2.4 Código para la Identificación de materiales plásticos reciclables 2.5 Código para la identificación de copolímeros 2.6 Nuevo código de identificación de materiales plásticos reciclables 4 4 5 5 6 8 15 6 17 20 34 43 44 48 49 49 3.1aOperaciones Unitarias Representativas de un proceso de Reciclaje 51 3.1 b Proceso de Recuperación de Resinas Plásticas de la compañía Quantum Chemical 51 3.2 Tecnología par la separación de Botellas Mezcladas 57 3.3 Proceso de Disolución Selectiva 59 3.4 Diagrama de Equipo para el Proceso de Disolución Selectiva 60 3.5 Procesos para el Reciclaje de Pélicula Plástica 68a 3.6 Tomillo de extrusión de tipo gemelo para mezclado equipado con SSSP 66 3.7 Crecimiento del Reciclaje de Botellas de HDPE 70 3.8 Resistencia media para la Botella Coextruida ESCR (F50 días) (Tipo de Plástico) 72 3.9 Resistencia media para la Botella Coextruida ESCR (F50 días)(Espesor de la Pared) 73 3.10 Resistencia media para la Botella Coextruida ESCR (F50 días)(Estructura) 73 3.11 Procesos de Degradación 77 3.12 Monitoreo Diferencial Calorimétrico 85 3.13 Análisis Dinámico Mecánico 87 4.1 Diagrama para el reciclaje de los desechos previo a su reprocesamiento 92 X
  • 12. ÍNDICE DE TABLAS Pags. 1.1 Proyección a Nivel Mundial del Consumo de Materiales de Empaque de acuerdo a su tipo (1960-2000) ( millones de toneladas) 1.2 Proyección a Nivel Mundial del Consumo de Materiales de Empaque de acuerdo a su tipo (1960-2000) (% en peso) 1.3 Tipos de Polietileno 1.4 Consumo de Polietileno a Nivel Mundial 1.5 Propiedades del Polietileno de Alta Densidad 1.6 Propiedades del Polietileno de Baja Densidad 2.1 Efectos de la frecuencia de recolección sobre la participación 2.2 Opciones de procesamiento para materiales reciclables 2.3 Proyección de Mercados 2.4 Demanda potencial para el HDPE reciclado (millones de libras) 2.5 Estimación de costos de procesamiento para una estación de reciclamiento en EE.UU. 1] 12 24 26 29 31 33 36 38 39 45 3.1 Tipos de Botellas deacuerdo al Color 3.2 Técnicas para la Identificación de Materiales 3.3 Disolución selectiva Utilizando Tetrahidrofurano y Xileno 3.4 Efectos por exposición ambiental en HDPE reciclado reestabilizado 3.5 Aditivos que pueeden ser utilizados para mejorar las propiedades de resinas recicladas 3.6 Comparación de la Resina de PE y el PE reciclado fabricado por la Compañía Dow Chemical 55 57 61 79 83 4.1 Volumen de producción de los plásticos 88 81 xi
  • 13. CAPITULO I INTRODUCCIÓN La recuperación, reutilización o reciclado, de materiales son actividades de considerable antigüedad y que continúan aún siendo de gran importancia para el comercio y la industria. Muchos artículos desechados que contienen materiales potencialmente valiosos pueden ser reprocesados. Paralelamente, la industria manufacturera compra y utiliza material virgen (primario) generando con frecuencia costos innecesarios; éstos costos pueden ser tanto financieros como de tipo ambiental, que generalmente se traducen en costos de extracción, hasta el punto de incurrir en gastos de importación para la adquisición materiales primarios, reflejándose por consiguiente en las finanzas de la empresa. Las razones de porqué no son recuperados éstos materiales son varias e independientes, generalmente, sin importar que tipo de material será procesado, y si existe un incentivo financiero lo suficientemente alto, en las actuales condiciones económicas. Algunos materiales secundarios como ciertos tipos de metales y aleaciones, son prácticamente indistinguibles de los de tipo primario, y por lo tanto, son completamente mezclables. Sin embargo muchos productos desechados por el consumidor son complejos, provocando que sea difícil y costoso el separarlos y reutilizarlos (aunque no imposible), siendo este el caso de Jos plásticos. El valor del plástico como materia prima en la mayoría de los productos que son desechados, es usualmente menor a sus costos iniciales de fabricación en relación con el material virgen. Esto es lo que dificulta la persuasión y motivación de los fabricantes a realizar cambios a sus procesos y productos, facilitando grandemente al proceso de recuperación y reaprovechamiento de este tipo de materiales. t
  • 14. 1.1 RECICLABILIDAD La recuperación y utilización del material plástico desechado es una actividad que ha tomado auge en los últimos 20 años. El reciclaje es un elemento valioso en el uso racional de materiales. Éste término en sentido estricto, es la reasimilación de un material a la corriente de materia prima, de tal manera que pueda ser utilizada para un propósito idéntico o similar al que fue usado en un principio. El reciclaje debe ser diferenciado del término "rehuso" que propiamente se refiere a la reutilización de un objeto tal como una botella, la cual puede ser utilizada nuevamente al ser llenada un número indefinido de veces. También deben ser distinguidas las distintas actividades realizadas por el fabricante al reasimilar material secundario; estas incluyen "recolección" o reclamación. Solamente cuando el material ha sido recuperado o reclamado de un afluente de desechos, está disponible para ser reciclado. La recuperación o reclamación deben preceder al reciclaje. El término RECICLABILIDAD se refiere a la relativa facilidad técnica o la factibilidad de introducir un material particular proveniente de productos de desecho, todo esto implica que la recuperación de materiales es el opuesto a la energía de extracción, refiriéndose a los siguientes elementos: • Facilidad de recuperación o separación de desechos • Especificación y aceptación de productos desechados • Mercado para productos recuperados • Disposición de residuos posteriores a la recolección • Costos de recuperación de materiales y su disposición 2
  • 15. El material que puede ser recuperado en cualquier tiempo es una función de la cantidad de material puesto en servicio después de ser reprocesado en un tiempo de vida promedio igual a la del producto inicial. Sin embargo el progreso tecnológico ha mejorado la eficiencia de los materiales usados, el consumo de materia prima continúa elevándose, por lo que el reciclaje puede ser una solución a corto plazo. En muchos casos, los materiales no son recuperados porque no son atractivos financieramente. Para maximizar la contribución del reciclaje es necesario facilitar la forma de recuperación de aquellos materiales con que fueron hechos los productos desechados ¡nicialmente1. 1.2 DESECHOS SÓLIDOS URBANOS El mundo industrial enfrenta serios problemas en el control de la generación y disposición de los desechos sólidos municipales (MSW, por sus siglas en inglés). En el mundo, el total de basura producida es de 775 millones de toneladas al año. En 1989 la comunidad Europea generó aproximadamente 110 millones de toneladas de MSW, la industria Japonesa generó 330 millones de toneladas de MSW, y en EE.UU. fue de 180 millones de toneladas lo que equivale a más de 600 Kg. de desechos per capita al año 2 como se muestra en la figura 1. l. En 1990, en México se produjeron un promedio de 6800 toneladas diarias de basura, aportando el 30% de este total el área metropolitana.(2040 ton/día) Este mismo año se manufacturaron aproximadamente 1,270,000 Ton. de plásticos de los cuales el 49% se convirtió en basura, es decir 625,000 Ton, quedando con una vida útil el 51% de esta cantidad3. 1 Henstock M.E., Design for Readability, Institute of Plastics, Great Britain, 1988, p.XI, p. (1-4) Ehrig R.J., Plastics Recycling Products and Processes ,New York, 1992, p. (3-4) 3 Luna Chavez Mónica., M.Salcedo Duran Rosalba., (Tesis) Estudio Técnico de la Producción de Polímeros Degradables y/o Reciclado como Alternativas para la Reducción de Desechos Plásticos en México, Instituto politécnico Nacional, 1992 , p. 21 2 3
  • 16. I % en volumen Papel y cartón Mat. Organ ico Otros Fig. 1.1 Composición media de los residuos domésticos estadounidenses4 Actualmente en el D.F. se generan 11,140 t/día de basura, es decir cerca de 1 Kg de basura por persona compuesta principalmente de un 40% de materia orgánica y un 60% de subproductos que podrían ser rescatados para reciclaje (papel, cartón, plástico, vidrio, hueso, chacharas, metal), de esa cantidad sólo se recupera un 20% de lo que se tira clasificándose como se muestra en las figuras 1.2 y 1.3. Para el caso de los plásticos este materia] tiene un valor de $400/t como basura el cual supera a ios otros materiales reciclables a excepción de los desechos orgánicos(alimentos desechos provenientes de parques y jardines ) los cuales tienen un costo de $800/t *. Clasificación de acuerdo a su origen 10% ** • Domiciliarlo • Industrial D Comercia» El Mercados • Parques y Jardines S Hospitalario 61% Fig 1.2 44 Rcf. 6 p.27
  • 17. Calasificación de acuerdo al tipo de desechos 13% H Papel y cartón • Vidrio 40 ° ^^^^HIÍBHR V|i 15% • Plásticos • Metales • Orgánicos O Otros 9y ^ ^^^ 19% ° 5% Fig 1.3 En la ciudad de Puebla se producen cerca de 1050 toneladas de basura al día las cuales son generadas principalmente por los mercados, industrias, comercio y a nivel domiciliario (Fig. 1.4). La generación per capita es de aproximadamente 700 gramos al día, todos estos desechos son enviados al relleno sanitario localizado al sureste de la ciudad de Puebla, este relleno se concesiono al grupo APYCSA de C.V. Se estima que este relleno tendrá una vida media de 13 años, duración que varia de acuerdo al volumen de desechos manejados. Porcentaje de Desechos Generados de acuerdo al Tipo de Sector en la ciudad de Puebla 17% • MERCA DOS • IND. Y COMERCIO • DOMICILIA RÍA 53% 30% Fig.1.4 * Fuente Héctor Castillo Berthier, Periódico Reforma, Basura Sociedad Medio ambiente,"¿Lejos y Fuera?' Domingo 28 de julio de 1996. 5
  • 18. Como nota importante podemos mencionar que se considera que el tiempo en degradarse el material plástico ahí sepultado, es de unos 500 años en promedio. La composición de los desechos en el municipio de Puebla se puede observar en la figura 1.5. Clasificación de los Desechos Sólidos Generados en la Ciudad de Puebla 15% • Orgánicos 48% • Papel • Plástico m Vidrio • Metal 20% m Otros Fig. 1.5 % en Volumen Fuente: Organismo Operador del Servicio de Limpia , Municipio de Puebla 1.2.1 AFLUENTES DE DESECHOS PLÁSTICOS Existen 5 tipos de plásticos que constituyen el 97% de los materiales utilizados como empaques para un gran número de productos para el hogar: en forma de botellas sólidas, contenedores, empaque flexible y películas termoencogibles5. Las resinas vendidas para producir empaques en el año de 1987 fueron de cerca de 6000 Ton, muchas de las cuales terminaron como desechos, estos plásticos se clasifican varias categorías, entre las cuales se encuentran6: 5 N. Cheremisinoff Paul, Encyclopedia of Environmental Control Technology Vol. 5, Waste Minimization and Recycling., Chapter 5, Problems with Plastic Waste, Houston Texas, 1992, p (67-68) 6 Carrasco Felix, Residuos Plásticos, Información Tecnológica, Vol. 4, No. 1,1993, p.27 6
  • 19. • Polietileno (PE - siglas en inglés-) del cual se utiliza el 67% para empaque. • Poliestireno (PS) constituye el 11% del total, mejor conocido como estirofoam . • Polipropileno (PP) es utilizado ampliamente en artículos para el hogar, constituye el 10% del total. • Polietilentereftalato (PET) representa el 7% del plástico, se usa en los recipientes para bebidas principalmente. • Cloruro de polivinilo (PVC) este plástico es el 5% del total, en la actualidad se esta sustituyendo por el PET, ya que presenta dificultades al reprocesarlo. El restante 4% consiste en una variedad de plásticos de ingeniería (ABS, Lexan, etc.) y otros polímeros, según estudios realizados por el Servicio de Salud Pública de los EE.UU. 1.2.2 EL PLÁSTICO COMO CONTAMINANTE La composición de los MSW en los EE.UU. (Fig. 1.6) ha sido clasificada de acuerdo al tipo de desechos. Los desechos de productos para empaques constituyen cerca del 30% en volumen, artículos no durables como papel periódico, ropa, vasos de papel, etc. son el 34%, artículos durables como aparatos eléctricos, electrónicos, muebles, llantas son el 22%, los desechos de tipo orgánico y otros inorgánicos forman el 14% restante. / Si desglosamos el 30% correspondiente a empaques, el 8 % es plástico, el 14% papel, el 8% es metal, vidrio, etc. Las cantidades de materiales recuperados de la basura, descartando a los alimentos los cuales superan a los plásticos, son del 26% para el papel, un 32% para el 7
  • 20. aluminio, vidrio 12%. El plástico que es recuperado soio es el 1 %.7, esto es provocado por la falta de información de las personas, quienes desconocen o consideran que este material ya no es utilizable. Fig.1.6* Es muy claro que los desechos plásticos han alcanzado proporciones críticas, de tal forma que la solución de este problema se esta convirtiendo en una situación de tipo político y tecnológico. El reciclado de plástico en los EE.UU. y en otras partes del mundo principalmente en Europa durante los últimos 5 años, se han enfocado principalmente hacia el empaque plástico, primeramente sobre botellas y contenedores. El problema básico para la recolección de los materiales de empaque y otros plásticos, es el costo que representa todo el proceso en conjunto; es decir, se requiere: personal para su recolección, selección, limpieza y espacios para su disposición, tecnología necesaria para la recuperación de los producto desechados y su posterior trasformación en un material útil además de otros servicios requeridos para la realización de esta actividad. 7 Ref. 2 ,p.4 8 Ref.5 Plastics, Chapter 14, p. 14.3 8
  • 21. 1.3 EL PAPEL DE LOS PLÁSTICOS EN LA REDUCCIÓN DE LOS DESECHOS La preocupación de la sociedad a nivel mundial, principalmente en los países desarrollados, sobre la influencia de los plásticos dentro del medio ambiente se resume generalmente en la siguiente pregunta ¿Cómo eliminar los residuos plásticos sin generar nueva contaminación?, esto, aunado a los prejuicios que existen contra el uso de los plásticos reprocesados9. El empaque plástico es la parte más visible de cualquier tiradero de basura, además del volumen ocupado en relación a su peso (el cual es muy bajo) dentro de los rellenos sanitarios, ha hecho del plástico un blanco fácil para los ambientalistas, organismos gubernamentales, la ciudadanía y los medios de comunicación, todos ellos, a favor de su reducción o eliminación. Dado que los plásticos están sustituyendo a otros materiales, el problema de los desechos va aumentando especialmente porque los períodos de uso para ¡o que han sido destinados son muy cortos, en la mayoría de los casos es de un año, el ejemplo más común son los envases de productos domésticos (detergentes y limpiadores), que en comparación con el tiempo de vida del plástico, bajo condiciones normales es mucho mayor. Al realizar estudios sobre el impacto de los desechos sólidos no plásticos durante su ciclo total de vida, fueron examinados varios materiales (recipientes de vidrio , papel, aluminio y acero) que fueron comparados contra recipientes fabricados con material plástico, los resultados demostraron que los materiales no plásticos requieren: • 22 veces más materia prima, 150 % más energía y 700 % mayor cantidad de agua. • Generan 20 veces más desechos sólidos industriales . 9 Ref. 6 ,p. 26 9
  • 22. • Producen 150 % más emisiones contaminantes para la atmósfera, 11 veces más agua contaminada y un 150 % más de desechos. Estudios adicionales indican que se generan menos desechos al utilizar empaques de tipo plástico que si se utilizaran otros tipos de empaques. No obstante, los problemas para la disposición del plástico se han vuelto cada vez más agudos y se pronostica que empeorarán en un futuro, ya que la fabricación de artículos plásticos desechables continuará y con ello seguirá acrecentándose este problema. Actualmente los métodos más comunes y tecnológicamente avanzados para la disposición de desechos sólidos, son los rellenos sanitarios, el composteo y la incineración. Sin embargo cada método presenta numerosos problemas asociados con la seguridad y eficiencia para la disposición de los plásticos l0. 1.4 CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES PLÁSTICOS Se le denomina plástico(del griego plastukés, moldear o formar) a una substancia de tipo polimérico incluyéndose tanto a las de origen natural como sintético, excluyendo a los hules. Estos materiales se caracterizan por tener la capacidad de fluir al ser calentados y ejercerles una presión, aprovechando esto para poder fabricar una infinidad de artículos en una gran variedad de formas. Los materiales poliméricos se han clasificado como termoplásticos y termoestables desde antes de que se conociera su naturaleza química. Los términos están basados en los cambios físicos que sufren al ser sometidos a un calentamiento y enfriamiento. •Estudios realizados por Midwest Reasearch Institute para la JJ.S Society of Plastics Industry. I0 Ref.5p.(68-69) 10
  • 23. Los materiales Termoplásticos son materiales que: 1. Se vuelven suaves o "plásticos" cuando se calientan. 2. Son moldeados ó conformados mediante presión durante su estado plástico. 3. Solidifican cuando son enfriados reteniendo la forma del molde. TABLA 1.1 Proyección a Nivel Mundial del Consumo de Materiales para Empaque de acuerdo a su Tipo (1960-2000) (-millones de toneladas-)11 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 PAPEL 51.5 54.3 55.7 56 56.1 57.2 57 56.6 55.8 METALES 18 15.7 14.4 13.3 11.4 9.6 10.4 11.3 12.2 VIDRIO 18.5 18.2 18.1 18.6 15.9 13 12 11.5 10.7 PLÁSTICOS 1.6 2.2 3.4 4.6 7.9 11.3 12 12.3 13.2 MADERA 9.8 9.1 8 7.1 6.9 6.2 5.7 5.5 5.3 TEXTILES 0.7 0.5 0.4 0.4 1.8 2.7 2.8 2.8 2.8 TOTAL 100 100 100 100 100 100 100 100 100 PESO TOT. DEL MAT. 35 44.16 54.09 61.65 76.8 94.8 107.4 117.2 129.4 Ya que el procesamiento de los pláticos es un proceso físico sin un cambio químico, el proceso es reversible y puede ser repetido cuantas veces se requiera; sin embargo, tales repeticiones de los ciclos de calentamiento y enfriamiento, eventualmente causarán descomposición (degradación) de los polímeros. A nivel molecular estos termoplásticos poseen cadenas lineales ligeramente ramificadas. 11 Ref.5, p. (79-80) 11
  • 24. Los materiales Termoestables son materiales que pueden ser suavizados, moldeados y finalmente endurecidos después de haber sido calentados. Los Termoestables son sólidos infusibles que se descomponen al ser calentados nuevamente. El endurecimiento o proceso de curado es una reacción química irreversible conocida como de enlace cruzado, a nivel molecular los materiales termoestables son polímeros ramificados que forman redes tridimensionales durante la reacción de enlace cruzado. TABLA 1.2 Proyección a Nivel Mundial de Consumo de Materiales para Empaque de acuerdo a su Tipo (1960-2000) (porcentaje en peso-millones de toneladas-) 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 1 PAPEL 16.7 21.4 26.6 31.6 39.4 50.1 56.3 60.7 66 METALES 5.8 6.2 6.9 7.5 8 8.4 10.3 12.1 14.4 VIDRIO 5.9 7.1 8.6 10.5 11.1 11.4 11.9 12.3 12.6 PLÁSTICOS .45 .85 1.6 2.6 5.6 9.9 11.9 13.2 15.6 MADERA 3.3 3.6 3.8 4 4.9 5.4 5.7 6 6.4 TEXTILES .25 .21 .19 .15 1.2 2.4 2.7 3 3.3 VARIOS 2.6 3.3 4.1 5.3 6.6 7.2 8.6 9.9 11.1 35.44 44.16 54.09 61.65 76.8 94.8 107.4 117.2 129.4 TOTAL Los termoplásticos han sido subdivididos basándose en el comportamiento de sus propiedades tanto físicas como químicas, que a su vez van relacionadas con el costo de su fabricación, surgiendo lo que se denomina polímeros de ingeniería, estos plásticos suelen caracterizarce por tener propiedades como alta resistencia física, química y que son por lo general de tipo termoestables, a diferencia de los otros plásticos más comunes, que son fabricados en grandes volúmenes y a bajos costos. 12
  • 25. 1.5 TIPOS DE RECICLADO Como ya hemos mencionado el término reciclaje, a manera de resumen, se refiere a la integración de todos los desechos y desperdicios que generamos durante nuestras vidas a un ciclo natural, industrial o comercial mediante un proceso cuidadoso que permite llevarlo a cabo de manera adecuada y limpia. A nivel industrial el reciclado se define como: cualquier tipo de proceso en el que los materiales o artículos fabricados se recuperan y tratan a fín de conseguir algún producto o beneficio adicional. De acuerdo al proceso y al tipo de material, se pueden distinguir 4 tipos de reciclado: Reciclado Primario12: Es el procesamiento de residuos plásticos en productos similares a los que dieron lugar a su producción, mediante los métodos normales de transformación. Utiliza residuos no contaminados, mezclados con material virgen en diversas proporciones. Generalmente, los residuos procesados por este método son residuos industriales que provienen del arranque y estandarización de las máquinas, ó bien procedentes de las cavidades de moldeo, de piezas defectuosas, etc. Los principales problemas del reciclado primario son: • La degradación del material, debido a la repetición del proceso. • Contaminación del plástico reprocesado. • Manejo de residuos de baja densidad aparente (espumas, películas, etc.). ,2 Ref. 4 p. 102 13
  • 26. El reciclado de los residuos provenientes de la fabricación de productos plásticos es no solo una necesidad económica para la mayoría de las compañías, sino que es una regulación que tienen que cumplirse, ya que los lugares destinados para los desechos, cada vez están más restringidos tanto para los desechos industriales como para los MSW. Por su parte, los fabricantes de equipo están respondiendo con sistemas más sofisticados y automatizados que permiten a los fabricantes de artículos plásticos integrar sistemas de reciclado a sus líneas de producción normal. En la actualidad los sistemas más avanzados son los Europeos, que recolectan directamente y reutilizan los desperdicios directamente sobre las mismas líneas de producción. Como ejemplo de ésto podemos mencionar el sistema de recuperación de recortes de orillas provenientes de las películas extraídas. La clave para reciclar este tipo de desecho consiste en incrementar su densidad aparente hasta al menos 25 lb/pie3 después de ser molida o granulada, ya que este material posee una densidad de 2 a 5 lb/pie3. El incremento en la densidad de esta película es necesaria para asegurar su buen manejo durante la alimentación al extrusor, ya que esta película suele tapar al equipo13( Fig. 1.7). Reciclaje Secundario: Es el reprocesado de los residuos a productos con menores exigencias de propiedades. Los residuos utilizados en este tipo de reciclado provienen de : residuos de basura urbana (MSW), embalajes retornables y no retornables, mezcla de residuos industriales y plásticos contaminados (Fig. 1.8). El problema principal de este tipo de reciclado, es la incompatibilidad de algunos plásticos. Entre algunos de los parámetros que afectan las propiedades de las mezclas de plásticos no compatibles, esta el tamaño de partícula, al disminuir éste, se mejora considerablemente la tenacidad de la mezcla; por otro lado, propiedades tales como flexibilidad, resistencia a la tracción y a la tensión disminuyen en el plástico reciclado. 13 Modern Plastics Intemactional, February 1993, p. 59 14
  • 27. Extractor (M9B ) Granulador Silo-Ciclón Fig. 1.7 Sistema de recuperación y reciclaje primario para desechos de película Para resolver el problema de la incompatibilidad de algunos plásticos, se hacen modificaciones químicas de las mezclas mediante compatiblizadores. Los polímeros que normalmente se encuentran en los residuos son el PE, PS, PVC, PET, PP son termodinámicamente incompatibles y por ello sus mezclas no tienen propiedades mecánicas muy satisfactorias. El compatibilizador ideal sería otro de cadena larga, con un extremo compatible con el otro polímero14. Para efectos de este trabajo, el proceso de reciclaje secundario será desarrollado más ampliamente en el capítulo 3, ya que éste es el sistema de reciclaje que a 14 Ref. 4 p. 103 15
  • 28. PLÁSTICOS 1r HDPE, LDPE, PP, PS, PVC AGUA fe. P P LDPE.PP MEZCLA DE DESECHOS ALCOHOLY AGUA d=91 HDPE, LDPE, PP ALCOHOL Y AGUA d=.93 LDPE | I ^ HDPE d=1 9» r-o HDPE, LDPE, PP SAL Y AGUA d=1.2 *- rvu Fig. 1.8 Esquema Teórico separación de desechos plásticos por medio se un sistema de flotación de 4 etapas. nivel comercial es más común y del cual se ha liberado mayor información, aunque existen ciertos procesos que son propios de cada compañía, limitando los alcances de este trabajo. Reciclado Terciario: Es la reconversión de los residuos plásticos en compuestos químicos más simples, comprendiendo dos tipos de tratamiento: pirólisis y descomposición química. Existe una cuarta clasificación denominada Reciclaje Cuaternario el cual es una variante del reciclado terciario, ya que sólo considera la transformación del material plástico en una fuente de energía, por lo que éste tipo de proceso se puede considerar como de tipo terciario. 1.51-RECICLAJE QUÍMICO Se le denomina reciclaje químico al rompimiento de las cadenas poliméricas provenientes de la basura para convertirlas en fracciones utilizables en la fabricación de monómeros , polímeros, combustibles o substancias químicas (Fig. 1.9). 16
  • 29. Esta tecnología está surgiendo como un camino viable para enfrentarse a los requerimientos de reciclaje. En algunos países como Alemania15, las leyes especifican que se recicle el 64% de los plásticos para embalaje desechados, que son cerca de 700,000 Ton/año. Los métodos actuales de reciclaje mecánico solo son capaces de manejar 200,000 Ton/año indicando con esto que el reciclaje químico tendrá un mayor desarrollo primeramente en Europa para el año 2000. La idea básica no es nueva, los procesos químicos han sido utilizados para despolimerizar el nylon, poliuretano y el PET a sus monómeros de origen. Actualmente compañías como Du Pont, Goodyear y Hoechst-Celanese han construido equipos para realizar procesos de glicólisis y metanólisis para revertir el proceso utilizado para fabricar PET obteniendo monómeros de cadena corta virtualmente idénticos al material virgen usado en las botellas de refresco16. Proceso Cíclico para et Reciclaje Químico Recolección separación limpiado lercacfos de consumo )<finales Despolimerización ^ "*" * Hidrogenaron Petróleo crudo Crudo sintético Combustibles Procesamiento de la resina Fig. 1.9 15 German Plastics and Rubber Machinery, VDMA Rubber and Plastics Machinery Divisional995) Frankfurt Germany, p. (9-10) 16 Modern Plastics International, July 1991, p. 26 17
  • 30. El proceso de reciclaje terciario a creado un nuevo lenguaje en la industria, reflejando la amplia perspectiva que los esfuerzos en investigación han logrado. Como se ha mencionado el proceso Químico parece superar a los métodos comerciales de reciclaje de tipo mecánico ya que éstos, llegan a limitaciones técnicas en el área de recolección, separación, asi como en una serie de procesos físico y térmicos para el aprovechamiento de los materiales termoplásticos Los esfuerzos actuales se enfocan en proyectos para; • Implementar el reciclaje de refinería que permite descomponer el plástico contaminado en hidrocarburos. • Iniciar la pirólisis de los desechos plásticos urbanos para obtener conversiones en fracciones de petróleo sintético. • Promover la licuefacción del plástico contaminado para convertirlo en reserva para la fabricación de gasolina. Un ejemplo de estos logros es la futura aceptación por parte de la F.D.A. (Departamento de Drogas y Alimentos de los EE.UU.) del proceso de metanólisis del PET para ser utilizado en la mezcla con material virgen para la fabricación de las botellas utilizadas por la compañía de refrescos Coca Cola Co. Los materiales más difíciles para reciclar químicamente son los termofijos, debido a su estructura molecular la cual es muy resistente, el único método que a probado su eficiencia es la pirólisis. Otro ejemplo de esta tecnología escalada y llevada a la comercialización, es la realizada por la compañía Wayne Tenchnology que ha desarrollado una unidad de procesamiento con capacidad de 20,000 Tons, al año de desechos sólidos convirtiéndolas en fracciones de petróleo sintético, utilizando una alimentación con una proporción de 60/30/10 de plásticos, papel y llantas, con un costo de $2.5 millones de dólares. En esta 18
  • 31. planta se utiliza el proceso de pirólisis continua a condiciones de operación superiores a las atmosféricas y con un sistema de condensación por 3 etapas. En la actualidad, ya se encuentran plantas recicladoras dentro de ias plantas de producción de refinamiento de crudos, destacando 4 tipos de tecnologías. Craqueo: Este opera a temperaturas entre 400 y 600° C, a presiones ligeramente superiores a la atmosférica para fabricar ceras líquidas de tipo oligomérico para utilizarce en posteriores craqueos catalíticos, los gases generados se utilizan como combustibles para el proceso. Gasificación: Las plantas operan en una atmósfera de oxígeno a una temperatura de 900 a 1400° centígrados bajo una presión de 0 a 60 bars para producir monóxido de carbono e hidrógeno. Hidrogenación: Se procesan los materiales dentro de una atmósfera de hidrógeno a una temperatura de 300 a 500° centígrados con una presión de 100 a 400 bars para producir una mezcla del 65 al 90% de crudo sintético, 10 a 20% de gases y un 20% o más de residuos sólidos. Pirólisis: Operando a temperaturas de 500 a 900° centígrados en una atmósfera libre de oxígeno se producen hidrocarburos gaseosos, amoniaco, cloruro de hidrógeno en un 50% , crudo sintético en un 25 al 40 % y residuos sólidos. En Europa los primeros 3 procesos están más desarrollados mientras que en EE.UU. se están realizando 2 proyectos de pirólisis patrocinados por el Consejo Americano Del Plástico. 19
  • 32. En la figura 1.10 se puede observar el proceso de conversión del PP mediante Pirólisis que consiste en eJ calentamiento del PP una temperatura de (425-510°C) bajo una presión de (50-250 psi), con un tiempo de residencia de 30 minutos. Cerca del 94% del polímero alimentado se convirtió en energía, del 6 % restante se convirtió el 90% en aceite. Gas Combustible Tanque para aceite combustible Fig.1.10 Proceso para la conversión de desechos plásticos en aceites combustibles mediante pirólisis de lecho fluidizado con un serpentín tubular (Departamento de Energía EEUU.) pesado y ligero, el 10 % en gas que se utiliza para calentar el reactor. Esta planta tiene una capacidad para transformar 7700 toneladas al de año PP atáctico (estructura asimétrica de las cadenas poliméricas). 20
  • 33. 1.6 DIRECCIÓN Y TENDENCIAS DE LA INDUSTRIA DEL EMBALAJE La industria de) empaque plástico parece estar sufriendo una transición. Desde la decentral izada estructura en la cual los procesadores de materia prima mostraban poco interés en los productos finales, a aquellos que actualmente están integrando otras funciones al procesamiento de la materia prima. Éstos movimientos explican el por qué del crecimiento de la industria del embalaje dentro del mercado, forma el 20% de las ventas totales de materiales plásticos. Pero este porcentaje no lo dice todo, ciertos tipos de plásticos como el PVC17 juegan un papel cada vez menor en el área de embalaje, en la actualidad este material se esta eliminando ya que la capacidad para ser reciclado no se compara con la de su competidor el PET. Han surgido una serie de campañas realizadas por grupos ecologistas, desde manifestaciones por parte de la población, hasta grupos de gran influencia como Greenpeace Internacional que ha lanzado protestas por la contaminación generada por el PVC, especialmente al ser incinerado, ya que produce substancias tóxicas como cloruro en forma de ácido clorhídrico, además de los diferentes metales pesados contenidos en los aditivos utilizados para su fabricación, junto con lo plastificantes que son vistos como posibles cancerígenos, sin mencionar el daño que causa a la capa de ozono la presencia de los cloruros. Durante la siguiente década el consumo per capita de embalaje plástico será superior a la de los años anteriores. Ciertamente, aumentarán más tipos de empaques en el mercado, los cuales estarán hechos con materiales distintos y generalmente incompatibles entre si, ésto debido más que nada a la comercialización de los diferentes artículos que utilizan a este material no sólo como protección sino como un medio publicitario el cual atrae al consumidor dependiendo del diseño que este tenga (color, forma, etc), muchas 17 Modern Plastics International, March 1993, p. 43 62623 21
  • 34. veces utilizando material en exceso. Por otra parte, también esta variando el uso de los productos, los cuales se están diseñando para que el consumidor les dé otro uso después de haber cumplido con su función primaria, aprovechando de esta forma al máximo el producto fabricado, al aumentar su vida útil.18 1.61 CARACTERÍSTICAS DEL EMBALAJE PLÁSTICO Los plásticos se han utilizado desde los años cincuentas. Su uso no se desarrolló en esos años, sin embargo durante los años sesentas los precios del polietileno cayeron drásticamente provocando que los plásticos realmente comenzaran a dominar la industria del embalaje en los años setentas. La mayoría de las variedades de plásticos se derivan de una materia prima proveniente del petróleo: el etileno. El etileno es la base para una multitud de substancias intermediarias y productos finales, tales como explosivos, detergentes, DDT, perfumes y tabletas de aspirina por mencionar algunos de ellos. El PE, PVC y el PS son 3 de los 4 plásticos derivados del etileno, el polipropileno se obtiene de un proceso para la fabricación del etano. La mayoría de los grandes volúmenes de plástico producidos son termoplásticos, en el caso de los termoestables se utilizan poco como materiales para empaque (Fig. i.ii). La clave de la popularidad de estos materiales (HDPE, LDPE,PS, PP, PET principalmente) se debe a sus inmejorables características para aplicaciones de embalaje, entre algunas de estas propiedades tenemos: • Son fuertes, durables, se comportan bien tanto en altas como en bajas temperaturas . l8 Ref.5 p. (82-83) 22
  • 35. • HOPE • LOPE DPP 0PS • PVC HPET • INGENIERÍA • 40% Fig. 1.11 • Pueden ser utilizados en forma rígida, semirígida ó.flexible • Los plásticos actúan como excelentes barreras que pueden resistir sustancias químicas, aceites, grasas, pueden ser permeables a gases y vapores. • Tienen características que favorecen su manufactura, son fáciles de maquinar, pueden ser termoformados, impresos fácilmente y ser sellados mediante calor. Ante tales características, los plásticos pueden ser producidos por una serie de técnicas como extrusión, inyección, soplado, termoformado, dipersión por solventes y formado en frío. Los plásticos utilizados como empaques suelen tener 3 tipos de formas básicas19: 1. Películas y hojas, fabricadas o termoformadas. 2. Contenedores moldeados y tapas. 3. Recubrimientos y adhesivos. ,9 Ref. 4 p. 83 23
  • 36. Para nuestro estudio nos enfocaremos únicamente al segundo tipo de embalaje ya que actualmente se ha desarrollado más tecnología para la recuperación de estos artículos. 1.7 PROPIEDADES DEL POLIETILENO Estos plásticos pertenecen al grupo de las poliolefinas, son producidas por polimerización de pequeñas moléculas llamadas alfa-olefinas insaturadas que son hidrocarburos alifáticos que poseen un doble enlace entre el primero y segundo carbono cuya formula molecular es CnH2n un ejemplo de las alfa-olefínas comúnmente utilizadas tenemos al etileno (CH2=CH2), propileno (CH3-CH=CH2), buteno 1 (CH3-CH2-CH=CH2). Estos materiales son los que en la actualidad se fabrican en mayor cantidad especialmente para la fabricación de embalaje en sus distinta formas. 1.7.1 POLIETILENO20 En el caso de los polietilenos se ha adoptado cierta terminología para clasificar los materiales deacuerdo a sus densidades, de la siguiente manera: Tabla 1.3 Tipo de Polietileno Rango de densidades Acrónimo* 3 (g/cm ) Baja Densidad Densidad Media Alta Densidad 0.910-0.925** 0.926-0.940 >= 0.941 LDPE MDPE HDPE * Siglas en Inglés ** Este valor cambia dependiendo del autor Los polietilenos son materiales parcialmente cristalinos, el porcentaje de cristalinidad depende de las ramificaciones de las cadenas poliméricas las cuales determinan la densidad del material. Existen 2 técnicas fundamentales para la polimerización usadas en la producción del PE: Ref. 2 p.(75-72) 24
  • 37. • Proceso de Polimerización a Alta Presión iniciado por radicales libres. • Proceso de Polimerización a Baja Presión realizado por medio de una reacción catalizada por metales de transición llevada a cabo tanto en fase gaseosa o en fase líquida con hidrocarburos inertes. Los materiales obtenidos por medio del proceso de alta presión son los LDPE y MDPE, las películas para empaque son fabricadas con este tipo de materiales, también se forman copolímeros de etileno con monómeros polares tales como el acetato de vinilo, ácido acrílico, metil etil acrilato. Otros copolímeros producidos por este proceso son el vinil etileno acetato (EVA) utilizados como adhesivos. Mientras que por el proceso de baja presión producen el HDPE (homopolímero) en mayor proporción el cual es utilizado principalmente para la fabricación de recipientes o como recubrimientos, aunque también se forman los anteriores, como subproductos de la reacción. La temperatura de fusión junto con su viscosidad son constantes debido a su relación con su peso molecular característico del material. El PE puede ser caracterizado en parte gracias a sus propiedades físicas. Debido a la facilidad de medición por medio del denominado "Melt índex" o índice de fluidez del plástico que se refiere a la cantidad del polímero (grs.) que fluye através de un orificio de diámetro conocido en un tiempo de 10 minutos a una temperatura y carga estática determinada, por medio de estas propiedades junto con las de tipo mecánico, de procesamiento, de resistencia química, opacidad y brillo se puede realizar un mejor estudio sobre el comportamiento de dicho material, bajo las condiciones que sean requeridas de acuerdo a la aplicación que se desee 25
  • 38. El polietileno es el material termoplástico dominante más consumido en el mundo como se puede observar en la Tabla 1A Tabla 1.4 PAÍS JAPÓN EUROPA (OCC.) EE.UU. CANADA MÉXICO** | * Miles de toneladas 1991 **1993 HDPE* 1113 2937 3779 276 205 LDPE/MDPE* 1672 5245 4912 512 350 PE TOTAL* 2785 8182 8691 788 555 La mayoría de los métodos para medir las propiedades físicas y químicas se basan en las técnicas establecidas por la ASTM (American Society for Testing and Materials) la cual es una sociedad no lucrativa cuyo fin es del conjuntar los estándares y técnicas de medición de los diferentes materiales que se conocen, para el caso de los plásticos esta es la fuente más ampliamente utilizada. 1.7.2 PROPIEDADES FÍSICAS21 El PE es una resina semirigida dotada de óptimas características de inercia química, de poder aislante eléctrico, de resistencia a bajas temperaturas y de bajo grado de absorción de agua. Como el polietileno absorbe agua al mínimo (0.01%) sus propiedades eléctricas son prácticamente insensibles a los cambios de humedad, como también a la inmersión en agua. 2I M.Mayer Erich ,Química de las Materias Plásticas, Editorial Científica Médica HOEBI, 1965, Barcelona p.(176-179) 26
  • 39. 1.7.3 PROPIEDADES QUÍMICAS Al PE no le atacan los ácidos, las bases, sales u otros reactivos químicos. Se puede emplear con ácido sulfúrico hasta una concentraciones de 98% y con ácido nítrico al 50% sin sufrir daño alguno. 1.7.4 APLICACIONES Su uso se extiende a distintas áreas de la industria como: • Eléctrica • Embalaje • ConductoresArtículos para uso doméstico • Industria química • Construcción 1.8 POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (HDPE)22 El HDPE (0.94 a 0.97 g/cm3) es un material de muy alta cristalinidad (85 al 95%) y una temperatura de fusión de 135° C, De las tres propiedades menciondas , la cristalinidad es fundamental, y las reactantes son consecuencia de ella. A su vez, la alta cristalinidad de este tipo de PE se debe a que sus cadenas tienen muy pocas ramificaciones, por lo que estas ramificaciones pueden acomodarse bien a la red cristalina, contribuyendo a la flexibilidad de las cadenas (por ello se le denomina de alta densidad). Ureta Barrón Ernesto, Polímeros Estructura, Propiedades y Aplicaciones .Limusa Noriega, 1989 l1 edición, México 27
  • 40. La gran aceptación que este material ha tenido, se debe a sus buenas propiedades físicas, químicas y eléctricas, combinadas con su bajo costo en comparación con el de otras resinas. Además, como se funde con precisión a temperaturas moderadas, puede procesarce fácilmente por muchos métodos y formularce para que cumpla con los requerimientos exactos de aplicaciones específicas. El HDPE se procesa por todas las técnicas usuales para termoplásticos : • Moldeo por inyección • Extrusión • Termoformado • Soplado Un factor importante en todos los casos es que la resina debe calentarse y enfriarse uniformemente. La velocidad de procesamiento depende de que tan rápidamente se pueda calentar y enfriar la resina (Tabla 1.5). 1.9 POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (LDPE) Este término incluye a los polietilenos ramificados con densidades de 0.91 a 0.93gr/cm con grados de cristalinidad de 50 a 70 (valor que nos relaciona al peso molecular promedio de una resina por medio de su medición con un plastómetro) y temperaturas de fusión entre 100 y 110°C. Son ramificados porque se fabrican en condiciones muy drásticas: presiones de 1500 a 3000 atm, temperaturas de 200 a 250°C y peróxidos como iniciadores. Los peróxidos generan radicales libres, gracias a su enorme reactividad, la cual provoca la creación de ramificaciones. 28
  • 41. TABLA 1.5 PROPIEDADES DEL POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD M PROPIEDAD DENSIDAD Mecánicas RESISTENCIA AL IMPACTO RESISTENCIA A LA FLEXIÓN RESÍSTENOS A LA COMPRESIÓN RESISTENCIA A LA TENSIÓN DUREZA ROCKWELL Propiedades Térmicas CONDUCTIVIDAD TÉRMICA COEF. LINEAL DE EXPANSIÓN TÉRMICA TEMPERATURA DE USO CONTINUO TEMPERATURA DE FLEXIÓN Propiedades Eléctricas CONSTANTE DIELÉCTRICA RESISTIVIDAD EN VOLUMEN Propiedades Químicas RESISTENCIA QUÍMICA ÁCIDOS FUERTES BASES FUERTES SOLVENTES ORGÁNICOS UNIDADES MÉTODO ASTM 3 g/cm D-793 VALOR 0.94-0.97 Kg/cm Kg/cm3 Kg/cm2 Kg/cm3 SHORE D D-256 D-790 D-695 D-638 D-785 2.7-109 65-72 220-390 60-70 10* cal cm/seg C-177 11-12.4 10S/°K cm D-696 1100-1300 °C °C D-648 120 60-88 60Hz Omhs x cm D-150 D-257 +1016 2.2-2.4 D-543 MR R MR R=resistencia MR=resistemncia media NR=resistencia nula A pesar de que al ser comparados con las otras dos gandes clases de polietilenos, los de baja densidad son inferiores en algunas de sus propiedades, de todos modos superan al resto en ventas por un amplio margen y no sólo a los otros polietilenos, sino a los demás polímeros considerados individualmente. 23 Ocampo Padilla José Luis, Evaluación de Propiedades de Polietileno Reciclado para la Obtención de Poliducto, (tesis), ESIQIE, IPN,(1993) México D.F. p. (14-15) 29
  • 42. Entre las cualidades que destacan de esta resina, son su precio y la facilidad de su procesamiento, así como su flexibilidad, su alta resistencia al impacto y particularmente la retención de dichas propiedades a temperaturas muy bajas debido a que su temperatura de transición vitrea es -120°C. El resto de sus propiedades sólo pueden calificarse de aceptables de manera que la explicación de su enorme demanda se justifica porque se emplea para hacer artículos de baja permanencia o vida útil, un ejemplo de ello son las bolsas que se utilizan principalmente en los supermercados (Tabla 1.6). 1.10 POLIETILENO LINEAL DE BAJA DENSIDAD (MDPE) Este material se fabrica copolimerizando etileno con otras olefinas. Tiene ramificaciones, por lo que es de baja densidad, pero las ramificaciones o grupos laterales son de tamaño uniforme y tienen grados de cristalinidad mayores que el polietileno normal de baja densidad . Su mayor cristalinidad , le imparte propiedades que lo hacen superior al LDPE con el mismo índice de fluidez-estas propiedades son; • Mayor resistencia al impacto. • Mayor resistencia al desgarre. • Mayor resistencia tensión. Los procesadores de películas aprovechan estas cualidades para hacer productos como bolsas para hielo, bolsas para artículos pesados y película de alta resistencia (termoencogible). Dentro de estas aplicaciones, compite con los copolímeros del etileno, como el acetato de vinilo. No en todos los casos se considera ventajoso el uso este tipo de polímeros lineales de baja densidad debido al precio y la función que van a realizar principalmente: 30
  • 43. TABLA 1.6 PROPIEDADES DEL POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD PROPIEDAD UNIDADES DENSIDAD MECÁNICAS RESISTENCIA AL IMPACTO RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN RESISTENCIA A LA FLEXIÓN RESISTENCIA A LA TENSIÓN DUREZA ROCKWELL PROPIEDADES TÉRMICAS CONDUCTIVIDAD TÉRMICA gr/cm3 MÉTODO ASTM D-792 Kg/cm Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm3 SHORE-D D-256 D-695 D-790 D-638 D-785 505-109 104 cal cm/seg C-177 7.5-8.5 D-696 COEF. LINEAL DE EXPANSIÓN TÉRMICA TEMPERATURA DE USO CONTINUO TEMPERATURA DE FLEXIÓN PROPIEDADES ELÉCTRICAS CONSTANTE ELÉCTRICA RESISTIVIDAD EN VOLUMEN PROPIEDADES QUÍMICAS RESISTENCIA QUÍMICA ÁCIDOS FUERTES BASES FUERTES SOLVENTES ORGÁNICOS VALOR 0.91-0.93 100-500 40-160 40-51 cm 105/°K °C °C D-648 10-22 80-100 38-49 60Hz Ohms x cm D-150 D-257 2.1-2.5 +1016 D-543 MR R MR R=resistente MR= resistencia media RN=resistencia nula • Cuando se desean películas de alta transparencia. • Cuando se hacen laminaciones de polietileno con otros productos como papel y cartón , ya que las propiedades de flujo no permiten operar a las velocidades requeridas. Es estos casos se prefiere al polietileno ramificado de baja densidad. La sustitución del LDPE por el MDPE, requiere de algunos cambios en las técnicas de procesamiento, por lo general, la variedad lineal, a causa de su mayor cristalinidad, es más rígida y requiere mayores temperaturas y presiones de procesamiento. En todo caso, las modifcaciones son relativamente menores. 31
  • 44. CAPÍTULO II INTRODUCCIÓN El planeamiento e implementación de un programa de reciclado, puede parecer una compleja y frustraste situación debido a que las partes no parecen relacionarse unas con otras. El planeamiento y la implementación necesitan de personal expertos en asuntos mercantiles, ingeníenles, de finanzas publicas, leyes ambientales y muchas otras áreas. El primer punto a considerar es el propósito de la planeación, ésta no consiste en preparar sólo un documento, debe ser apropiado a la actividad a realizar. Segundo, la construcción del equipo para recuperación de material requiere más que simples cálculos. La planeación adecuada, debe permitir realizar la actividad fácil y eficientemente. 2.1 EL RECICLAJE COMO UNA ACTIVIDAD VOLUNTARIA La pregunta sobre si cualquier comunidad en nuestro país debe requerir de reciclaje no puede contestarse fácilmente. Para las comunidades que no están afectadas por legislaciones que obliguen a reciclar o impidan la generación de desechos, la decisión acerca de un programa de reciclaje voluntario u obligatorio debe establecerse claramente en los procesos de planeación. Los programas exitosos de uno u otro tipo deberían tener una fuerte promoción con el fin de educar a la población. También sería conveniente el ofrecimiento a 32
  • 45. 2.21 EDUCACIÓN Y PROMOCIÓN El primer eslabón de la cadena consiste en un programa educacional, el éxito de todo programa de reciclaje depende principalmente en el conocimiento y entusiasmo de todos los participantes, desde la implementación de un nuevo programa hasta el mantenimiento y desarrollo del programa ya existente, la educación y promoción de dicho programa es crucial. La educación y promoción puede se dividida en cinco elementos: 1. Los ciudadanos , comerciantes e industriales en el área de servicio deben recibir una educación acerca del reciclaje de manera general. 2. El programa específico que ha sido desarrollado debe ser promovido. 3. Deben de existir los medios para mantener a las personas informadas acerca del programa durante todo su desarrollo. 4. El esfuerzo existente para la reducción y eliminación de desechos debe ser parte del componente educacional. 5. Los proyectos en las escuelas deben desarrollarse para preparar la siguiente generación de recicladores y apoyar a los programas existentes. 2.22 RECOLECCIÓN Es el segundo eslabón de la cadena, se refiere a la recuperación de los materiales reciclados de los residentes, comerciantes e industriales, provenientes directamente de las calles o de centros de recuperación. La recolección en las calles se puede acompañar dedistintas estrategias, de esta manera pueden ser exploradas un gran número de opciones simultáneamente antes de establecer alguna en específico. 35
  • 46. 2.23 PROCESAMIENTO Una vez que el material ha sido recolectado debe ser preparado para el mercado, dentro de este tercer eslabón en ia cadena, la preparación dependerá del tipo de material reunido, el volumen del material y los arreglos para su transportación entre el centro de procesamiento y el mercado final. El procesamiento de este material (Tabla 2.2) generalmente se lleva a cabo en instalaciones especializadas o en centros intermediarios los cuales reciben el material, lo seleccionan y lo embarcan a los mercados finales, todos estos materiales se compactan para ser transportados. Tabla 2.2 Opciones de procesamiento para materiales reciclables MATERIAL OPCIONES DE PROCESAMIENTO Papel periódico Empacado o suelto Cartón corrugado Empacado o suelto Latas metálicas Comprimidas, empacadas o sueltas Vidrio Comprimido o suelto Contenedores plásticos Empacados, granulados y peletizados Llantas Enteras o trituradas La coordinación del sistema de recolección y de procesamiento no deben ser presionados demasiado, hay que tratar de adaptarse a los recursos que se tengan , por ejemplo, el área de recepción de material debe ser compatible con los equipos utilizados para la recolección. Los materiales deben ser preparados para cumplir los estándares de calidad demandados por los mercados finales. Esto significa que los estándares deben ser bien comprendidos y acordados con anterioridad a través de contratos antes de que el proceso se lleve acabo, permitiendo que el material producido sea aceptable, ya que de lo contrario todo el proceso sería inútil. 36
  • 47. los residentes y comerciantes de algún método sencillo para disponer de sus desechos y de su recolección. Ninguna comunidad puede ser obligada a reciclar ignorando la conveniencia y la educación de la población; estas deben ir de la mano. En donde existe un conveniente y bien difundido programa dentro de una comunidad o ciudad, la experiencia ha demostrado que el reciclaje voluntario permite lograr participaciones muchos mayores, como por ejemplo, los desarrollados en: los EE.UU. y Alemania principalmente. Los programas obligatorios pueden ser ligeramente más exitosos, pero pueden incurrir en gastos para hacer que se cumpla, a través de inspectores de reciclado, quienes revisan para ver si la basura contiene otros tipos de materiales que sean no reciclables. En algunas instancias las comunidades han podido sobrepasar a este tipo de legislaciones evitando la inspección y el aseguramiento, ésto ha permitido a la comunidad mostrar que son serias sus intenciones acerca del reciclaje. Si los participantes están en Tabla 2.1 Efectos de la frecuencia de recolección sobre la participaciónen EE.UU. SEMANAL MENSUAL 17 14 Rango de participación % 10-80 4-65 Participación promedio % 46 29 9 6 Rango de participación % 40-98 25-85 Participación promedio % 73 48 TIPO DE PROGRAMA PROGRAMAS VOLUNTARIOS Número de Encuestas PROGRAMAS OBLIGATORIOS Número de Encuestas desacuerdo en algún punto relacionado con los programas de educación pública o acerca del servicio, la comunidad siempre tiene la opción de desarrollar mecanismos para solucionarlos (Tabla 2.1). 33
  • 48. 2.2 PROGRAMA DE RECICLAJE1 El reciclaje es un ciclo cerrado en el que los productos que son comprados y utilizados son recolectados y reutilizados nuevamente. Siendo el caso aplicable para cualquier producto dentro de la categoría de reciclable (Fig. 2.1), evitando así el daño ambiental y los costos que estos producen . CICLO DE LOS PLÁSTICOS » MATERIAS PRIMAS i i * PLÁSTICOS TRANSFORMACIÓN PRODUCTOS ACABADOS * R E C ;ICLADO RESIDUOS PRODUCTOS ACABADOS DE MENORES ENERGÍAS TÉCNICAS ENERGÍA « RFfiínims UTILIZACIÓN Fig.2.1: Los componentes de un programa de reciclaje, se deben ver como partes de una cadena de actividades que hacen del reciclado una realidad para una comunidad. Cada parte debe tener su propia integridad, pero también deben estar relacionada cada una de ellas dentro del programa. 1 F. Lund, Herbert, Recycling Handbook, Enviromental Engineering, 1993, McGraw Hill Inc., Chapter 29, p.(29.1-29.6) Reí.4 p. 101 34
  • 49. 2.24 COMERCIALIZACIÓN Este cuarto elemento se refiere a la venta del material procesado a los mercados finales. Cada tipo de material tendrá un mercado diferente con un precio especial, estándares de calidad y fluctuaciones características. Cada material que Ja ciudad recolecte deberá de tener un mercado y con ello la ciudad debe decidir en que tipo de material enfocar su esfuerzos para llevar a cabo el reciclado. A menos que la recuperación sea en beneficio para el medio ambiente no hay razón por la cual no exista un mercado para los materiales recuperados. Entonces la viabilidad depende completamente de la capacidad de los mercados potenciales existentes que absorban dichos materiales. Los precios de varios de los materiales son variables, por lo que están sujetos a fluctuaciones en su demanda dentro del mercado, ya que los materiales secundarios no siempre cumplen con el total de los requerimientos de calidad al ser compaados con el material virgen, Los estatutos basados en el precio no permanecen válidos por más de algunas semanas o meses frente a los cambios externos en los niveles de actividad económica3. 2.25 DEMANDA Este es el último eslabón de la cadena y el principal, el cual determinará realmente el tipo de reciclaje que se va a realizar. Una vez que los materiales obtenidos de la basura de la mejor forma (genéricamente), es posible competir dentro de los enormes mercados que existen para estos materiales. Investigaciones de mercado han mostrado que la proyección de crecimiento para estos materiales en el año 2000 crecerá considerablemente, como se muestra en la tabla 2.3. 3 Ref.'p.115 37
  • 50. Actualmente es posible recuperar PET, HDPE, PVC, PP, ABS, PS, etc. de los afluentes de desechos con un control de calidad muy altojo cual permite penetrar y participar en los mercados, aún contra aquellos de resinas vírgenes. Tabla 2.3 Proyección de mercados* Tipo de material PET HDPE PS PVC PP Mezclado 1995 (millones lb/año) 630 530 570 495 900 400 * Plastics Recycling Fundation, Universidad de Toledo La calidad es un problema que requiere de trabajo adicional cuando se trata de ir más allá del reciclaje de botellas para bebidas. El problema que surge inmediatamente es el del color. Los detergentes, blanqueadores, productos farmacéuticos, insecticidas y una gran infinidad de diferentes artículos son fabricados con un amplio rango de colores o pigmentos, provocando con ello que la eliminación de estos sea muy difícil, especialmentesi se desea reutilizar estos mismos. Todo esto afecta el precio y dificulta cumplir con los requerimientos del mercado. A nivel mundial todas las naciones están comenzando a realizar programas de reciclamiento provocando un crecimiento en ¡a infraestructura necesaria para esta actividad. Los mercados para materiales secundarios son mucho mayores que la capacidad actual de recolección de botellas y recipientes (Tabla 2.4), en la actualidad la mayoría de los plásticos son aprovechados y reprocesados en artículos de uso común. 38
  • 51. Tabla 2.4 Demanda potencial para HDPE reciclado (millones de libras)* Tuberías Baldes Bases para botellas de PET Bolsas y Envolturas Botellas Otros Total * Centro de investigación para el Reciclado de Plástico EE.UU. 100 70 90 100 130 T70 660 2.3 DEFINICIÓN DEL TRABAJO No importa que complejo o simple sea el programa de reciclaje, este se puede llevar a cabo más fácilmente si las actividades involucradas son claramente definidas. En la practica el trabajo debe ser dividido en elementos discretos que permitan llevarlos a cabo, manejarlos y monitorearlos en forma eficiente. El diseñador que esta definiendo las actividades debe encontrar el balance entre 2 extremos. El primero ofrece una amplia gama de lincamientos para los miembros del equipo, el segundo provee instrucciones meticulosamente detalladas describiendo cada paso de la actividad que se realizará diariamente. Esto se lleva a cabo tratando de involucrar a todos los miembros así como permitiendo su participación con nuevas ideas. Existen otros peligros al definir las tareas aún con la ayuda de aquellos que realizan el trabajo. Primero las condiciones externas cambian todo el tiempo, variaciones en la economía, movimientos en los mercados de materiales secundarios, la aparición de nuevas regulaciones y la evolución de nuevas tecnologías. Los programas también deben ser dinámicos en términos del crecimiento para cumplir las demandas locales, por ejemplo los mercados para nuevos materiales, siendo este el caso de los plásticos que se está desarrollando rápidamente. 39
  • 52. 2.31 DEFINICIÓN DE LA ESTRUCTURA DE TRABAJO. Una aproximación formal para definir el trabajo a realizar de una manera lógica consiste en el ordenamiento de las tareas de acuerdo a sus prioridades, pero en muchos casos ésto no suele ser fácil por lo que se determinarán de acuerdo a las metas del programa, definición de las tareas y según la disponibilidad de los recursos existentes. 2.32 DEFINICIÓN DE LAS METAS DE UN PROGRAMA. Es ilógico discutir sobre las metas de un programa después de que los componentes de éste han sido determinados y las tareas definidas, pero esto resulta ser común en los programas de reciclamiento debido principalmente a la inexperiencia denro de esta actividad. Los esfuerzos para implementar el movimiento del programa en forma rápida se dificulta por la planeación, debido a que si las metas del programa que dan ia pauta para establecer las prioridades no están bien definidas ocasionarán una serie de impedimentos para llevar a cabo dicho programa. Las metas generalmente caen en una o dos grandes áreas, ambos tipos de metas generalmente forman parte de la mayoría de los programas. El primer tipo es la meta económica. Un programa dirigido principalmente por este factor deberá ser evaluado de acuerdo a los costos de los programas, teniendo un papel muy importante los análisis financieros dentro de sus prioridades. El segundo tipo de meta es la de minimizar el daño ambiental y la conservación de los recursos naturales. 2.4. CREACIÓN DEL PROGRAMA. Se ha señalado que los programas de reciclado se pueden desarrollar para distintos fines y metas además de ir complementando a todas estas en diferentes formas. 40
  • 53. Las diferencias entre los programas dependerán de la planeación de éstos. Algunos programas se realizan con poca o ninguna planeación formal, realizando las actividades de una forma intuitiva, esto es característico de los programas pequeños. Para programas más grandes y sofisticados se requiere de una planeación más rigurosa y formal. 2.5. PERSONAL. Un programa de reciclaje necesita de las personas para que sea llevado a cabo, esto se logra con un equipo de personal asalariado, quienes son los únicos que pueden hacer de un programa de reciclaje un éxito. Otros grupos pueden incluir trabajadores voluntarios, empleados de firmas privadas y personal para asesoramiento. El reciclaje es una actividad multidisciplinaria requiriéndose de ciertas habilidades y conocimientos, por ejemplo, para un coordinador las habilidades más importantes son el manejo de información y récords de reciclado, comprensión de aspectos de reciclado, publicidad, promoción, mercadotecnia de materiales secundarios, regulaciones gubernamentales, etc. 2.6 ASPECTOS ECONÓMICOS DENTRO DE UN PROGRAMA DE RECICLAJE Es técnicamente posible reciclar, recuperar y reutilizar todos los empaques de tipo plástico desechados. Sin embargo a excepción de las botellas de bebidas, el aspecto económico limita el grado de reciclamiento. Las comunidades no son entusiastas acerca de recolectar materiales, si los métodos alternativos para la disposición de sus desechos cuestan menos. Por lo tanto es necesario considerar el costo para la comunidad como para los en cargados de la reclamación de estos materiales y así determinar el costo total del material reciclado. El hecho de que el material reciclado debe competir con la resina virgen en calidad y precio, debe ser tomado en cuenta cuando se considera la comercialización final del material. Los costos a la comunidad incluyen lo siguiente: 41
  • 54. • Costos por recolección de materiales reciclables . • Costos de seleccionamiento del material. De estos 2 costos la comunidad se debe encargar de sustraer: • Los costos por la recolección de los materiales no reciclables. • Los costos por disposición de estos. La suma de estos cuatro factores será el costo neto para la comunidad. La comunidad puede recuperar alguno o todos estos costos por medio de la comercialización del material reciclado. El precio que necesitan cubrir se convertirá en el precio de venta de este producto que deberá ser pagado por los compradores. El reciclamiento tendrá los siguientes costos: • Costo de la materia prima (iguales a los de la comunidad) • Costo de reclamación (los costos de conversión de la materia prima en un producto final) • Costos de comercialización y otros gastos generales. • Ganancia y recuperación de la inversión. La suma de todo esto incluyendo las ganancias se convierten en el precio mínimo requerido para hacer económicamente atractivo la manufacturación de un producto derivado del procesamiento de la basura. La siguiente pregunta que surge es ¿Si el precio es mayor o menor que el de la resina virgen?. Sin embargo en una situación de libre mercado bajo condiciones normales, el fabricante de los productos finales insistirá en recibir un descuento para utilizar lo que se cree es un material de calidad inferior. Si observamos la viabilidad económica del reciclaje de empaques plásticos basándose en un precio del petróleo por barril de unos $20 dólares observamos claramente 42
  • 55. O 100 200 300 Precio del relleno sanitario ($Aon.) Fig. 2.2 Variabilidad del reciclado de empaque plástico vs. precios actuales de la resina virgen basados en el precio del barril de petróleo de $20 dólares. que los recipientes de bebidas son viables económicamente, considerando que los costos de los rellenos sanitarios en los EE.UU. están entre los $50 y $100 dólares por tonelada de basura manejada (Fig. 2.2). Si se incrementara el precio del barril de petróleo suponiendo un valor de $35 dólares (lo cual no es posible actualmente ya que el valor del petrolero es de 22 dólares por barril para el de mejor calidad) entonces el costo asociado con la manufactura de polímeros vírgenes se incrementaría substancialmente, aun si se descontara los materiales que son reciclables, el costo sería lo suficientemente alto para que fuera económicamente posible recolectar, separar y reclamar varios de los componentes plásticos de los desechos (Fig. 2.3). Esto sugiere que existe un valor futuro en el reciclado que debe ser tomado en cuenta. Otro factor importante, es que el público se decida por comprar material reciclado, despreciando las supuestas deficiencias en calidad que pudieran tener, lo cual 43
  • 56. No viable Viable 100 200 Precio del rodeno sanitario ($fton.) 300 Fig. 2,2 Variabilidad del reciclaje de empaques plásticos vs. precios de la resina virgen basados en el precio del barril de petróleo a $35 dólares actualmente es posible; como ejemplo de esto, existe ya en el mercado el primer artículo con un 100% de HDPE reciclado desarrollado por la compañía Procter & Gamble, el cual es una botella de detergente para lavandería de la conocida marca de suavizador "Ultra Downy", este recipiente tiene un gran colorido, su fabricación de tipo monocapa consumirá cerca de 15 millones de Ib/año de desechos provenientes de recipientes para leche, los cuales debido a su limpieza facilitan su coloración. Esta botella ofrece beneficio en la reducción de materia prima, siendo un 25% más ligera que aquella fabricada con resina virgen4. En relación a la minimización de los costos de recolección y separación, existen en la actualidad nuevas tecnologías que están haciendo posible dar menos importancia a los procesos normales para el reciclado, simplificándolos grandemente, destacando: 4 Ref,,6. 44
  • 57. • El desarrollo técnico a nivel molecular de los plásticos que permiten utilizar materiales de distintos tipos. • El desarrollo de diferentes productos químicos y de familias de productos utilizando plásticos combinados. Estas y otras tecnologías no requieren de la separación de plásticos simplificando la recolección, además de incrementar el rango de plásticos que pueden ser utilizables ayudando todo esto a disminuir los costos. En la tabla 2.5 se puede observar un esquema global de los costos de procesamiento para un programa de reciclado de plásticos para un caso imaginario en los EE.UU. Tabla 2.5 Estimación de costos de procesamiento para el PE en una estación de reciclamiento en EE.UU. Consideraciones* 1. Costos de manejo: Pomedio $21.00/ton 2. Costos por personal laboral: 1.5 separadores @ $10.00/h salario 3. Productividad: Separación de un camión @ 26001b (1179 kg) en 5.5 hrs. 4. Plásticos: @ 50%en volumen de material contaminado @ 7% en peso de material contaminado 5. Costos fijos de procesamiento: $7.00/ton Cálculos —'• = 2600LB , X = 4.2hr /1 Tiempo de separación y selección 2000LB $15.00/hr trabajo total x 4.2 h = $63.00/ton Costos de trabajo Costos fijos de la Estación: $7.00/ton x 50% = $3.50/ton $7.00/tonx 7% = $0.5/ton $21.00/ton Manejo $63.00/ton Trabajo de separación $3.5/ton $87/ton Costos fijos Costo total de procesamiento de plásticos ( 45
  • 58. 2.61 FINANCIAMIENTO PRIVADO En los casos en que el sector público no esté en condiciones de apoyar completamente al programa de reciclaje, la ayuda del sector privado puede ser vital. Generalmente una firma privada arriesgara sus recursos, si cree que habrá una oportunidad razonable para obtener buenas ganancias. La recolección de materiales reciclables, por ejemplo, suele ser llevada a cabo por el sector privado. Los servicios pueden ser ofrecidos a través de concursos abiertos para todas las compañías que deseen participar eligiendo a la que proponga el mejor plan para la recolección de estos materiales. Si se puede realizar un contrato equitativo, se pueden lograr ventajas para ambas partes, el recolector se asegura de que no habrá otras firmas con las que competir y la ciudad recibe el servicio a un costo claramente determinado. Una firma privada también puede operar todo el sistema de reciclaje, pero esto pone a su capital en riesgo, por lo que éste querrá algún tipo de aseguramiento sobre todo si todos los materiales serán procesados en sus instalaciones únicamente. Una ciudad que delega todo el control del programa al sector privado debe darse cuenta que esta expuesta al riesgo de ser abandonada. Si la firma encargada no está obteniendo ganancias o si se presenta una mejor oportunidad en otra parte optará por cerrar, quedando la ciudad con poca o nula oportunidad de continuar el programa, teniendo por ello que desarrollar uno nuevo o truncar el ya existente. Por esta razón los sistemas existentes en la actualidad, pertenecen a la ciudad la cual permite que el programa sea operado por el sector privado. Existen muchos otros arreglos financieros tales como arrendamientos o combinaciones de los arreglos antes mencionados. Estas opciones ofrecen gran flexibilidad pero requieren de un estudio minucioso. El financiamiento de un programa de reciclado debe reflejar la madurez del programa y la disponibilidad de fuertes mercados para materiales secundarios, de un número de residentes y de comercios a quien servir. 46
  • 59. 2.7 SISTEMA DE RECOLECCIÓN DE PLÁSTICOS 5 El reciclado de plástico se encuentra dentro de su primera etapa en países como México y de América Latina y afortunadamente se ha desarrollado con éxito en Alemania, Japón y EE.UU., y para asegurar el abasto de materiales lo más limpios posibles y de la misma especie que faciliten su recolección y reprocesamiento en EE.UU. y en la mayoría de los países Europeos se ha establecido un sistema de codificación para envases el cual ha sido desarrollado por la Sociedad de la Industria del Plástico (SPI) Inc. (EE.UU) siendo este estandarizado por la Organización Internacional de Estándares (ISO-1043). Este sistema ayuda a identificar en los envases, botellas, contenedores y recipientes en general, el tipo de plástico u otro material usado para su fabricación. El sistema está basado en una simbología simple que permite a los seleccionadores durante el proceso de recolección y reciclaje, identificar y separar los diferentes productos. Se compone de 3 flechas que forman un triángulo (símbolo internacional que denota reciclaje) con un número en el centro y los acrónimos con los que se conoce a dichos materiales escritos en la base del triángulo. Con base a investigaciones realizadas por la industria del reciclaje en otros países, se ha encontrado que el símbolo propuesto es simple y fácil de distinguir de otras marcas tradicionalmente colocadas en los envases por sus fabricantes (Fig.2.24). El triángulo de flechas fue adoptado para aislar o distinguir al código numérico de otras marcas en el envase. El número y las letras indican la resina utilizada para la fabricación del envase de acuerdo a las siguientes siglas: 1. PET (Polietilen Tereftalato). 2. HDPE (Polietileno de Alta Densidad). 3. PVC (Cloruro de Polivinilo). 4. LDPE (Polietileno de Baja Densidad). 5. PP (Polipropileno). 6. PS (Poliestireno). 5 Ref.4p.(106-lll) 47
  • 60. 7. Otros (Esto se refiere a materiales como papel, cartón , vidrio, metal). El código es moldeado mediante un inserto o grabado en el fondo de la botella o del envase, o lo más cerca de éste, según lo permita la geometría del artículo. El tamaño mínimo recomendado es de 2.5 cm (1 pulgada), para lograr su reconocimiento rápido. Envases con bases pequeñas llevaran el símbolo en un tamaño proporcional. m W PET V HDPE PVC PP PS L0PE OTROS Fig.2.4 El procedimiento de insertos en los moldes permite un fácil cambio de los códigos de acuerdo con el tipo de resinas que sean utilizadas. El código indica únicamente la resina utilizada y no tiene relación alguna con el tamaño, contenido o apariencia del mismo. De acuerdo con la experiencia de otros países, la meta es que los fabricantes de productos plásticos decidan voluntariamente utilizar el sistema a corto plazo, de acuerdo con el tipo de producto tales como: -Artículos nuevos: Colocar el código en todos los moldes. -Moldes existentes: En 6 meses el 30% 48
  • 61. En 12 meses la totalidad Si un envase es fabricado en un nuevo modelo y con resinas diferentes a las tradicionalmente empleadas, es responsabilidad del transformador o productor de los envases cambiar el código (inserto) para identificar la materia prima usada. También corresponde al transformador utilizar el código adecuado según la resina con que se elabore el envase. En el caso de materiales copolímeros o una mezcla de plásticos pueden ser etiquetados con los símbolos apropiados de cada material separados por una diagonal (/) (Fig. 2.5). PVC/PA Fig. 2.5 En el año de 1994 representantes de la industria del plástico y reciclaje, acordaron adoptar una nueva simbología que proporcionará más información sobre el tipo de resina utilizada para los recipientes plásticos. Este nuevo símbolo sustituye las flechas por un triángulo, además de añadir una inicial, la cual indica la técnica de fabricación del producto, en la figura 2.66 se muestra el símbolo correspondiente para el HDPE fabricado mediante moldeo por soplado (-BIow-B). Este símbolo ha sido aceptado por el SPI (Sociedad de la Industria del Plástico) y por la ISO. Fig 2.6 6 Modern Plastics International, March 1994, p. 26 49
  • 62. CAPITULO III INTRODUCCIÓN Las características básicas de los procesos comerciales para la recuperación de poliolefinas es que todo el proceso es lineal. Los desechos plásticos son inspeccionados y procesados para remover los macrocontaminantes, se reducen a un tamaño de partícula manejable, son lavados para removerlos de la superficie y para finalmente ser secados. Las partículas limpias y secas pueden ser usadas tal cual o ser peletizadas. Cada compañía dedicada a la recuperación tiene su propia variación en cuanto al proceso antes mencionado, las mayores diferencias son el orden de las etapas del proceso y el diseño del equipo que se utilice para cada etapa. Actualmente las compañías dedicadas a esta actividad, junto con las diferentes tecnologías existentes de recuperación que se utilizan son consideradas como propias, muchas de ellas no están patentadas aún, por lo que todos los participantes se niegan a dar a conocer de manera detallada sus procesos, ya que pueden comprometer su posición como competidores dentro de esta floreciente industria, y debido a ello, muchas de las etapas de los procesos que se tratarán no podrán ser explicadas en detalle (Fig. 3.1 a y 3.1b). El diseño del equipo y del proceso para la recuperación de las poliolefinasestán determinados por la forma física de los desechos alimentados al proceso. 3.1 CONTENEDORES RÍGIDOS Una porción significativa en la industria del reciclado para polilolefinas en la actualidad está enfocada a la recuperación de residuos industriales (reciclaje primario). En este tipo de procesos los residuos de origen industrial se venden a empresas recuperadoras. 50
  • 63. Operación Unitaria Representativa de un Proceso de Reciclaje para Poliolefinas Oescompactador Linea de Separación Secador Centrifugo Lavado de Resina Reducción de Tamaño Clasificador Neumático Sistema de Lavado Recolector de Agua de Lavado Extrusor y peletizador Secador de Aire Callente Linea de Empacadc Silo de Mezclado Fig. 3.1a Operaciones Unitarias representativas para el reciclaje de plásticos •f Botellas compactadas * Oa«comp«dador Separación manual o electrónica Reducción de tamaño Materiales ligeros (papel, polvo) (Pí Clasificador de Aire Etiquetas de PP y otros desechos ligeras Clasificador de aire Hojuelas de plástico Secador centrífugo para PE Hidroctclón * -/ Lavado Hojuelas do HDPE. limpias Extrusor y peletizador Desechos Silos da Mezclado v HDPE peletizado (Producto final) Fig. 3.1b Proceso de recuperación de resinas plásticas de la compañia Quantum Chemical 51
  • 64. quienes reducen el material mediante granulación, para poder ser utilizado así o en forma peletizada, por las mismas industrias u otras diferentes. En la mayoría de los casos este proceso no requiere de limpieza alguna, pero de ser necesario sólo se requirá eliminar contaminantes como las etiquetas. Las etiquetas pueden ser removidas por procesos húmedos o secos. Los procesos húmedos requieren de la utilización de agua caliente con agitación, para suavizar y dispersar los adhesivos de las etiquetas. Las etiquetas de papel son convertidas en pulpa por simple agitación mecánica, esta pulpa y el material plástico pueden ser separados por filtración, flotación o una combinación de ambas. En el caso de las etiquetas plásticas, el material ya lavado y secado se puede separar por diferencias de peso mediante aire caliente (ciclón). En el proceso seco los desperdicios que se encuentran en el piso son fluidizados o agitados mediante una corriente de aire caliente. Esto suaviza el adhesivo de la etiqueta lo suficiente para separar la delgada sección de ésta de la gruesa superficie del material granulado (Fig. 1A). Comunmente los desperdicios industriales suelen estar sucios de contaminantes característicos de la industria del plástico como aceites y polvos principalmente. Este tipo de suciedad que esta sobre los desechos es removido por medio de un lavado con agua, una agitación vigorosa y un detergente adecuado .Dependiendo del tipo de detergente se puede utilizar o no agua caliente para aumentar su eficiencia. La adición de recipientes de desecho fabricados con poliolefinas a los residuos industriales antes mencionados, es una actividad relativamente nueva (reciclaje secundario). Este tipo de desechos posee una amplia gama de contaminantes que tienen que ser removidos para obtener un material comparable en instancia a los residuos industriales, los cuales prácticamente carecen de contaminantes, siendo más fáciles de reprocesar. La mayoría de los recicladores de contenedores de postconsumo (PCR) especialmente de poliolefinas consideran que estos materiales poseen un gran valor 52
  • 65. potencial si son segmentados de acuerdo a las características de las resinas con que fueron fabricados, como resultado de ello es necesario una etapa de separación dentro de la infraestructura del reciclaje. La fabricación de este tipo de contenedores utilizando material reciclado presenta nuevos retos en la eliminación de contaminantes como los de tipo decorativo, tapas, boquillas, sellos y etiquetas los cuales son fabricados de materiales muy distintos. Otros retos que surgen en el proceso de reclamación incluyen a los residuos de los productos contenidos en ellos además de otros contaminantes de tipo acumulativo provocados por el almacenamiento y recolección de los materiales. Los reportes disponibles en publicaciones acerca de los sistemas de reclamación de contenedores muestran que a pesar de tener muchas variantes son provocadas por el tipo de materiales a manejados, mantienen las mismas operaciones básicas ya mencionadas. 3.2 PROCESO PARA EL RECICLAJE DE PLÁSTICO Existen 2 procesos dentro del reciclaje secundario para materiales plásticos de acuerdo al tipo de material que se van a procesar: • Reciclado para materiales plásticos de una sola especie. • Reciclado para materiales plásticos mezclados (commingled plastics) Estos procesos muchas veces se realizan juntos, por lo que se utilizan las mismas operaciones básicas con algunas variantes .dependiendo de la aplicación o producto final que se desee. 53
  • 66. 3.21 SISTEMAS DE RECOLECCIÓN Las investigaciones en esta área apuntan a una dirección muy clara. Tradicionaimente la basura ha sido recolectada en forma domiciliaria. Si los materiales reciclables son separados ahí mismo antes de que sean recogidos sería posible captar el 70% o más de dichos materiales. Otras investigaciones junto con la experiencia de muchas compañías muestra que entre más complicado sea la tarea de separación se captará menos material (vidrio, acero, aluminio y plástico). El costo de recolección y separación de los materiales reciclables representa cerca de 2/3 partes de los costos de recolección. Por esta razón un sistema diseñado impropiamente puede generar altos costos a la comunidad. Una vez recolectados los materiales, deben ser llevados a las estaciones para ser separado y posteriormente ser procesada por estas mismas o por otras industrias que compren estos materiales para reciclarlos. 3.22 SELECCIÓN Y SEPARACIÓN Como sabemos, reciclar significa que vamos a procesar la basura en un número finito de componentes para que cada uno de ellos pueda ser vendido a un mercado en específico. Esto implica que hay que maximizar el valor del plástico, teniendo que subdividirlo de la mejor forma posible. Las tecnologías para la separación los plásticos (PCR) se puede dividir en 4 categorías: 1. Macroseparación 2. Microseparación 3. Separación molecular 4. Tratamiento para plásticos mezclados 54
  • 67. La Macroseparación consiste en separar los desechos de la basura en sus distintos componentes por métodos manuales o automáticos. En la actualidad estas actividades se han estado desarrollando rápidamente. Dentro de este proceso se presentan técnicas denominadas como positivas y negativas la cuales dependen de la composición del material que se vaya a separar . Generalmente los lotes de material que llegan compactados son separados de manera positiva, es decir, por ejemplo si llega un embarque de HDPE pigmentado y no pigmentado será separado positivamente en estos 2 tipos de plásticos únicamente para ser procesados posterioremente. En el caso de material homogéneo la separación negativa consistiría en eliminar todos aquellos materiales que pudieran haber sido incluidos pero que no son del mismo tipo. Esta actividad puede ser realizada por métodos manuales. Algunos estudios realizados demuestran que una persona puede separar de 3000 a 4000 contenedores en una hora (contenedores del mismo tipo ) que se traduce en 400-500 lb/hr (181-227 kg/hr).1 Tabla 3.1 PVC PET (transparente) PET (verde) HDPE (traslúcido) y pigmentado Las mezcla de materiales reciclables son enviados a las estaciones, las cuales están diseñadas para separar estos materiales de acuerdo a sus características ya sea de manera manual o automática. La tecnología para la separación de automática de los plásticos ha sido desarrollado por el Centro de Reciclaje de Plásticos (CPRR) en Rutgers EE.UU. 1 Ref.2 p. 88 55
  • 68. donde se ha demostrado que las botellas para bebidas pueden ser separadas en las categorías.que se muestran en la tabla 3.1 Nuevas tecnologías han sido desarrolladas por empresas privadas, siendo ya utilizadas comercialmente, Consiste en la utillización de cámaras con sensores infrarrojos y rayos X de manera conjunta con sistemas de eyección neumática que permiten separar y obtener lotes de material plástico homogéneo. En el caso de los envases y contenedores el proceso manual de separación se elimina casi en la totalidad . La compañía BottleSort2 ha desarrollado este sistema el cual consta de sensores infrarrojos que clasifican las botellas en los siguientes grupos: PP y HDPE con colores mezclados. Los Rayos X identifican el PVC del PET. Todo esto esta combinado en un arreglo de cámaras controladas por computadora que separan mediante sistemas neumáticos a las botellas en 7 tipos de colores distintos (Fig. 3.2). El sistema anterior consiste en una sola línea con capacidad para 567 kg/hr (1.1 tonVhr para PVC únicamente). Se han utilizado estos sistemas logrando un 96% de eficiencia en la separación de plásticos y un 99.3% para botellas de PVC. Los costos de estos sistemas van desde $80,000 dólares para una sola línea hasta $900,000 dólares. Existen otras variantes de estos sistemas, que pueden detectar hasta 264 colores diferentes. . Otro tipo de detectores desarrollados por la Universidad de Southampton en Inglaterra para la Ford Motor Co. denominado "Tribopen" es capaz de detectar varios tipos de plásticos, el método que utiliza consiste en detectar las cargas eléctricas en la superficie de los diferentes tipos de plásticos utilizando un circuito de referencia. Debido a que este método es muy específico se requiere enviar muestras al fabricante para que sean diseñados. 2 3 Modern Plastics International, June 1993, p. (100-101). Modern Plastics International, July 1993, p. (13-14). 56
  • 69. Tabla 3.2 Técnicas para Identificación de Materiales4 Técnicas Físicas de Identificación Densisdad/Gravedad Específica/Peso Molecular Propiedades Térmicas y Mecánicas: Temperatura de Servicio Punto de Transición Vitreo Depolimerización/Punto de Descomposición Técnicas Electromagnéticas de Identificación Resistividad por Volumen (DC) Capacidad Dieléctrica (DC por RF) Propiedades Magnéticas (DC por RF) Transmisión por Infrarrojo Lejano Transmisión por Infrarrojo cercano Espectro Visible.: Banda angosta Banda Ancha Ultravioleta Transmisión Fluorescencia Rayos X Transmisión de R X baja frecuencia Rayos Gama Fluorescencia Fig. 3.2 Tecnología para la separación de botellas mezcladas 4 Ref.2 p.30 57
  • 70. dispositivos de acuerdo a las necesidades del comprador5. Actualmente este dispositivo se vende comercialmente por la compañía Fluid Film Devices Ltd (FFD).con asesoramiento de la misma Universidad. La microseparación consiste en separar a los polímeros por su tipo después de que han sido granulados en pequeñas partes -entre un octavo y un cuarto de pulgada de diámetro- este proceso se realiza mediante flotación (Fig. 1.6), e hidrociclones, basándose en la diferencia de densidades dentro de un medio acuoso. Otro proceso consiste en la Granulación Criogénica, que utiliza a los diferentes puntos de fractura de los materiales al ser puestos en contacto con nitrógeno líquido. Existen una gran variedad de técnicas en desarrollo, como aquellas basadas en propiedades de cristalinidad, diferenciación de masas por espectrografía, diferenciación nivel molecular y atómica, utilización de fluidos supercríticos en sistemas de flotación en agua. El tercer tipo de separación es la que se lleva acabo a nivel molecular mediante el uso de solventes a distintas temperaturas con las que cada tipo de polímero se puede disolver de manera separada, logrando separaciones con eficiencias cercanas al 100%6. El método de disolución selectiva ha sido desarrollada en el Instituto Politécnico de Rensselaer, se basa en la incompatibilidad en la mayoría de pares poliméricos, para poder separar los distintos componentes de los desechos plásticos. Se utilizan 2 tecnologías fundamentales para este proceso, la disolución selectiva y una volatilización instantánea de sólidos. 5 Prototype Design & Development Group, Department of Mechanical Engineering, University of Southhampton, Highfleld, England., Diciembre 1995 6 Ref 20 2 capitulo 58
  • 71. Supongamos que tenemos 2 polímeros (A,B) incompatibles que son disueltos dentro de un solvente común, para formar una mezcla homogénea, inmediatamente se hace una separación de fases provocada por una volatilización instantánea (flash) del solvente. Durante esta volatilización el sistema (Polímero A /Polímero B /solvente) pasa inmediatamente a formar una región de 2 fases, la fase de separación que se forma es provocada por una microdispersion dentro del sistema. Si uno de los volúmenes de alguna de las 2 fases es pequeño se logra una dispersión uniforme. El proceso se puede observar en la figura 3.3 y 3.4. Proceso de Disolución Selectiva Mezcla de Plásticos } < Granulador 1 Solvente *" Disolución Selectiva y' Flotación 1 Mezclado Solvente Estabilizadores Modificadores de ^ Impacto i Volatilización Instantánea 1r PdetizacJón 1r Mercado Fig. 3.3 59
  • 72. Equipo para la Disolución Selectiva de Material Plástico i 1 1 0 0 Torr Q p = 1.20 atm Transportador neumático -0-4 10-401 O Reserva de solvente Condensador para el toNwnte 70°C A Columna de Disolución d« Calor 26-2WC 1 dtlisotuoún -^«- -& -e«a- Bomba de Engranes C 10-1000 TORR J Bomba de vacio Tanque para la reserva del oondensado Fig.3.4 Diagrama de Equipo para el proceso de disolución selectiva Se puede utilizar Xileno o Tetrahidrofurano (THF), pero este último resulta muy caro y no proporciona el número de etapas necesarias para realizar una separación selectiva (Tabla 3.2). 3.23 SEPARACIÓN MANUAL La separación manual continúa siendo el método preferido para los procesadores de desechos. La técnica es muy utilizada, requiere de poco capital y está bien probada. En general la intención es la de separar a los materiales por grupos de determinados colores permitiendo el mejor aprovechamiento de estos recursos. Los problema que afrontan estos métodos son: • La eliminación de los anillos que quedan en los cuellos de las botellas provenientes de las tapas (su eliminación reduce la velocidad de separación). • Separación de los recipientes multicolores. 60