El proyecto RECIPAM muestra la reciclabilidad de las estructuras multicapa flexibles de poliamida

PLASTURGIA SOSTENIBLE, 18-12-20

PLASTURGIA SOSTENIBLE, 18-12-20 | Los resultados de este proyecto están a punto de superar la controvertida dificultad para reciclar las estructuras multicapa flexibles elaboradas con poliamida, tanto procedentes de residuos pre-consumo, como post-consumo.
 


Angel Martínez, director de I+D+i de ACTECO
Eva Verdejo, investigadora en Reciclado Químico en AIMPLAS
Alfredo Martínez Durá, responsable de producción en FAPERIN
Vanesa García, responsable de Desarrollo de Producto en REPOL
Maite Castillo, Senior Manager Strategy and Business Development Unit en UBE

 
Las estructuras multicapa flexibles presentan unas ventajas claras de adaptación y ligereza que las hacen ideales para el transporte y la distribución, disminuyendo de forma considerable la huella de carbono del producto. Aunque la mayor contribución de las mismas es sin duda sus características relacionadas con la seguridad alimentaria y con el aumento de vida útil del producto, lo que permite contribuir de forma notable a reducir el desperdicio alimentario. Sin embargo, su estructura multimaterial ha levantado controversia en cuanto a su dificultad de reciclado en el sistema actual.
 
En este marco surge el proyecto RECIPAM, cuyo consorcio está formado por las empresas UBE (fabricante de productos químicos), REPOL (formulación de plásticos técnicos), FAPERIN (transformación de plásticos por inyección) y ACTECO (especializado en reciclado y valorización de residuos) y AIMPLAS, Instituto Tecnológico del Plástico (especialista en la investigación de materiales plásticos).
 
El objetivo del proyecto es obtener material reciclado a partir de residuos de envases flexibles multicapa de poliolefinas y poliamida que puedan ser introducidos en los diferentes procesos productivos para obtener nuevos productos plásticos de ata calidad. Hasta ahora se ha trabajado con residuos pre-consumo y con residuos post-consumo, dando unos buenos resultados en ambos casos, tanto por deslaminación como por compounding o por pirólisis. En la actualidad se están terminando las últimas pruebas experimentales de procesado y caracterización y se están realizando los estudios de viabilidad económica y ambiental de los diferentes procesos.
 
Concretamente, en RECIPAM se está estudiando la reciclabilidad de estructuras multicapa flexibles con poliamida, tanto de residuos procedentes de la industria, como de residuos procedentes de los hogares; es decir, residuos pre-consumo y post-consumo. Los resultados hasta ahora están demostrando la reciclabilidad de estas estructuras, gracias a pequeñas modificaciones en la propia industria, por lo que se pueden llevar a cabo e incluir el material reciclado obtenido en productos reales.
 
Para llegar a estos resultados se ha seguido un proceso de reciclado y tras el mismo diferentes procesos de transformación, tal como se muestran en los siguientes esquemas:
 
 
 
Figura 1: Proceso de reciclado
 
 
Figura 2: Procesos de transformación
 
En la primera parte del proyecto se ha trabajado con diferentes residuos pre-consumo de dos tipologías: 1) polietileno (PE) y poliamida (PA) y 2) polipropileno (PP) y poliamida, a diferentes proporciones de poliamida. Estos residuos han sido sometidos a un proceso de reciclado en la planta piloto de AIMPLAS donde a pequeña escala se evaluó su procesabilidad y la viabilidad de los materiales obtenidos. Posteriormente esos mismos residuos se trabajaron en un proceso de reciclado tradicional a nivel industrial, como el que se esquematiza en la figura 1 en la empresa de reciclado ACTECO, Productos y Servicios. Las condiciones de reciclado son similares a las empleadas en la industria en el reciclado de residuos monomaterial pre-consumo, por lo que no se ha requerido una modificación significativa del proceso, empleándose una de las líneas de producción de la empresa.
 
El material reciclado obtenido, en forma de granza, se ha procesado posteriormente en la empresa UBE. Se ha seleccionado el proceso de extrusión de film soplado y unos espesores muy finos (50 y 120 micras), porque tanto el proceso como dichos espesores presentan unos requerimientos de calidad muy elevados, por lo que cualquier defecto en el material es fácilmente detectable. Han sido procesados diferentes films monocapa y multicapa, en los que se ha empleado hasta un 50% de material reciclado bien, con poliamida, bien con polietileno. Se observa que el material reciclado se comporta de manera estable en todos sus parámetros de proceso. Los productos obtenidos de este proceso, diferentes films, presentan buenas propiedades mecánicas e incluso, cuando el material reciclado sustituye al PE virgen en estructuras multicapa, se obtienen valores superiores, lo que demuestra que este reciclado puede mejorar las propiedades finales de estos materiales y que por tanto es aplicable en la industria. Adicionalmente se observa que el incrementar el porcentaje de poliamida en el material reciclado no ha modificado de forma notoria la mayoría de las propiedades del nuevo film. En la siguiente figura se muestra una comparación de un film de PA virgen al 100% con una de las muestras del proyecto conteniendo material reciclado de PE/PA.
 
 
Figura 3: Comparación de film de PE/PA obtenido en el proyecto (izquierda) con film de PA.
 
Pese a que los resultados han sido buenos, se ha decidido probar el uso de compatibilizantes debido a que el material reciclado contiene dos polímeros no compatibles y por tanto existe un problema de fase que puede ser mejorado al emplear este tipo de aditivos. Esta compatibilización ha sido estudiada por REPOL vía proceso de compounding en extrusora de laboratorio y adicionando PA virgen, obteniendo mezclas con diferentes porcentajes de reciclado y compatibilizantes para su optimización. Estas mezclas han sido posteriormente inyectadas para obtener las probetas que posteriormente se han caracterizado. Tanto los parámetros de los procesos de compounding y de inyección se han ajustado, modificando algunos parámetros como las temperaturas de extrusión, la cizalla o la propia velocidad de producción, no variándose el diseño de husillos, demostrando así que estos procesos son fácilmente escalables a nivel industrial. Las mezclas obtenidas presentan un comportamiento reológico estable y presentan propiedades mecánicas similares a una PA6 flexible.
 
En la extrusión de film soplado de las nuevas formulaciones compatibilizadas se observa, cuando se adiciona a PA virgen, una mejora resistencia al rasgado y a la punción, así como una disminución de opacidad que se traduce en mejores propiedades ópticas que los films no compatibilizados.
 
En el caso de adición a PE virgen con hasta un 75% de material reciclado compatibilizado, no se observan mejoras en las propiedades mecánicas, pero sí en las ópticas.
 
Estos resultados se han empleado usando los mismos equipos y diseños de husillo que los empleados con materiales vírgenes. En el caso de los materiales reciclados el uso de un perfil de temperatura de PA presenta una mejora en cuanto a la resistencia a rotura del film y una reducción de geles, lo que se traduce en la obtención de un film de alta calidad mediante el ajuste de máquina.
 
La empresa FAPERIN ha hecho pruebas de inyección en máquinas industriales con materiales reciclados. Las primeras pruebas realizadas con las de base polietileno y poliamida al 100%, muestran una buena procesabilidad del material y un buen desmoldeo de piezas. Las piezas obtenidas presentan una alta flexibilidad.
 
 
Figura 3: Piezas inyectadas con mezclas recicladas compatibilizadas.
 
Éstos, junto con los anteriores resultados, muestran que los materiales reciclados de film multicapa flexible son materiales aptos tanto para inyección como para extrusión.
 
El proyecto actualmente sigue adelante con residuos post-consumo y los primeros resultados con este tipo de residuo son prometedores. Estos residuos proceden de balas de diferentes plantas de selección y de diferentes flujos, tanto procedentes del contenedor amarillo, como de selección en Residuos Sólidos Urbanos (RSU), puesto que este tipo de residuos se ha detectado en los mismos mediante un equipo de separación de tipo NIR industrial.
 
Así mismo se están realizando en paralelo, en este mismo proyecto, procesos de reciclado químico mediante pirólisis y de reciclado físico-químico mediante delaminación a nivel laboratorio con buenos resultados.
 
Como conclusión de lo realizado hasta ahora en el proyecto, se está demostrando la posibilidad clara de reciclar a nivel industrial residuos de film multicapa con PA. Esto proporcionará además de una disminución de residuos en vertedero y una recuperación de recursos clara, una reducción de emisiones de CO2, proveniente del empleo del material reciclado. Esta reducción es importante, puesto que se consiguen reducir dichas emisiones en un 25% al emplear un 50% de material reciclado, respecto a la producción del film con materias vírgenes. Adicionalmente también se reducirían otros impactos como la potencial acidificación, la eutrofización y la oxidación fotoquímica o smog.
 
RECIPAM es un proyecto financiado por la Agencia Valenciana de la Innovación dentro del programa “Proyectos Estratégicos en Cooperación”, cuyo objetivo es apoyar el desarrollo de grandes proyectos de I+D+i en cooperación entre varios agentes del Sistema Valenciano de Innovación, como vía para el desarrollo de soluciones conjuntas a problemas de interés común.
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