Reciclatge de peces de poliuretà procedents de la indústria de l'automòbil

Hi ha diverses formes de recuperar el poliuretà

El terme reciclat és comunament usat per a totes aquelles activitats que condueixen a un producte, parts d'un producte o material constituent d'un producte, a un nou cicle d'utilització. Sovint es fa una distinció entre reciclat primari, on el material és transformat en un producte del mateix valor que en el primer cicle, com el vidre reciclat que es transforma de nou en ampolles, i reciclat secundari, quan el material és reutilitzat per a aplicacions de menor valor.

Un cas típic de reciclatge secundari, per exemple, és el de l'escuma de poliuretà usada en els seients dels cotxes que pot ser reciclada en coixins per a mobles i llits i moquetes per a les cases, però no de nou en seients per a cotxes. De forma similar els poliuretans usats en els para-xocs poden transformar-se en material de farciment per a la construcció. De tota manera, aquesta degradació del material causa problemes i fins al moment a nivell industrial sorgia el plantejament sobre si el reciclatge era una tècnica sostenible, raó per la qual el poliuretà és un material que històricament ha anat a parar als abocadors.

Molts processos experimentals i comercials han canviat recentment la vella concepció que els materials termoestables com els poliuretans no són reciclables. Encara avui l'única operació de recuperació de poliuretans que s'efectua a una escala comercial estesa està relacionada amb el reciclatge de trossos d'escuma flexible de poliuretà en respatllers i moquetes, sent avui dia un dels productes més reciclats. Però el reciclatge d'altres productes de poliuretà és simplement no efectiu per cost. Una de les raons perquè això sigui així és la infraestructura existent per a la recollida i processament de poliuretans recuperats que fins ara no ha assolit una mida crítica. Un altre factor que ha detingut l'avanç del reciclatge és que cada sistema ha de ser adaptat al material en particular que està sent processat. No existeix un únic mètode de reciclatge que sigui adequat per a totes les químiques del poliuretà.

La indústria ha experimentat recentment un considerable avanç en la tecnologia del reciclatge. Cada dia sorgeixen mètodes innovadors per reduir la quantitat de residus sòlids generats per la indústria del poliuretà i els objectes rebutjats fabricats amb aquest material. Hi ha un nombre diferent d'enfocaments que no s'estan utilitzant i desenvolupats per al reciclatge del poliuretà.

Reciclatge mecànic

Consisteix a separar, netejar i triturar els objectes de poliuretà rebutjats per elaborar gransa que servirà per fabricar nous objectes.

• La majoria de les deixalles d'escuma flexible de poliuretà procedents de deixalles de producció i objectes post-consum es trituren en petits trossos i poden ser usats en la producció de noves escumes. La unió de trossos d'escuma flexible dóna lloc a gran varietat de productes com escumes de baixa densitat destinats a la indústria de l'automòbil (reposacaps, reposabraços i panells per a portes) i coixins per a mobles i llits. En l'actualitat aquest procés és tan rendible que la demanda de gransa excedeix a l'oferta.

• Una altra línia de recerca és un procés que consisteix simplement a polvoritzar les escumes, rígides o flexibles, dispersar els grànuls en una barreja de poliol i modelar en peces com les originals. Aquest enfocament resulta sovint en petites pèrdues en densitat o propietats físiques.

• L'adhesió amb pressió és una tècnica on els granulats de poliuretà són superficialment recoberts amb un agent lligant i posteriorment curats baixa calor i pressió. S'obté peces de contorn com les estores per al sòl dels cotxes o cobertes de pneumàtics.

• Les peces rígides de poliuretà poden ser granulades, combinades amb poliuretans termoplàstics i modelades o extrudides en noves peces o perfils. Es poden produir peces tridimensionals com para-xocs o parts estructurals del cotxe. També el RIM, o poliuretà rígid, pot ser granulat i enganxat per premsat per constituir noves peces compostes o processat amb material verge en noves peces de RIM.

Reciclatge químic avançat

El reciclatge químic consisteix a desglossar els desfets de poliuretà en els seus components químics originals. S'ha arribat a l'actual tecnologia de reciclatge a través de 2100 patents que han desenvolupat i millorat els següents mètodes:

• Glicòlisi: és un procés on els residus de poliuretà resultants dels processos de fabricació i productes post-consum reaccionen amb diols a elevades temperatures (200 º C) per produir poliols, una de les matèries primeres emprades per a la producció de poliuretà.

• Hidròlisi: pot produir poliols i amines intermedis a partir de residus del procés de producció de poliuretà i post-consum. Quan és recuperat els poliols poden ser usats com a combustible efectiu i els intermedis poden ser reutilitzats per produir altres components de poliuretà.

• Piròlisi: el procés de descomposició tèrmica en absència d'oxigen trenca els poliuretans en gas i oli.

• Hidrogenació: el tractament amb hidrogen a altes temperatures i amb pressió produeix gasos i olis que són més purs que els procedents de la piròlisi.

La puresa dels gasos i l'oli derivats de la piròlisi i la hidrogenació, i el cost associat per produir productes acabats són factors importants que encara han de ser resolts.

La tecnologia de reciclatge desenvolupada per BASF basada en el procés de reciclatge químic, conegut com glicòlisi, ja està sent utilitzada a Europa de forma comercial. Aquest procés trenca les peces de poliuretà en els seus blocs químics constituents bàsics, poliols, per ser conseqüentment reutilitzats en noves peces de poliuretà. BASF ha dut a terme un procediment de glicòlisi que inclou la simultània desaminació per fer possible una producció de poliuretà essencialment lliure de deixalles. En el cas ideal, el procés torna el glicolizado al sistema original en un cicle tancat. El glicolizado són mescles dels blocs constituents originals i químicament modificats: poliols modificats, productes de cadena curta, productes de la desaminació i altres molècules. Moltes de les espècies tenen terminació hidroxilo i contenen grups uretà.

Fig 1.: Esquema del procés de glicòlisi

El glicolizado pot ser utilitzat per a moltes aplicacions com elements sandvitx, parabrisa, estenedors de RIM per a peces d'automòbil, per escumes refrigerants, etc. De tota manera, el glicolizado no pot ser utilitzat en sistemes d'escumes flexibles perquè el seu alt contingut en hidroxils i productes de cadena curta dificulten la formació de polímers prou elàstics. Els poliols reciclats són comercialitzats, principalment, a la indústria fabricant de peces d'automòbil a un preu competitiu respecte a poliols verges. Fins a un 20% dels poliols pot ser reemplaçat per reciclat per obtenir escumes d'unes estabilitat dimensional i conductivitat tèrmica. L'economia del procés depèn de la quantitat i qualitat de l'espumarecuperada òptima per convertir-se en alimentació.

Recuperació d'energia

Quan les formes de reciclatge físiques i químiques no són adequades, la considerable quantitat d'energia continguda en els poliuretans post-consum o en els residus de fabricació pot sempre ser recuperada per incineració d'alta eficàcia. D'aquesta manera es redueix el volum de residus sòlids i es realitza una valorització energètica. Els plàstics en general no són vàlids per romandre en abocadors perquè contenen una gran quantitat d'energia potencial.

Hi ha tecnologia per cremar els polímers de poliuretà d'una manera neta, amb una mínim o inexistent contingut en cendres, es tracta d'un procés de piròlisi en dos passos. La incineració de poliuretà per recuperar el seu valor energètic inherent resulta en una reducció de consum de petroli ja que l'energia recuperada pot ser usada per produir electricitat i ajudar a les companyies a controlar el consum de combustible.

L'ús d'incineracions acuradament controlades per convertir les deixalles post-consum en energia aprofitable es practica en diversos països europeus com Alemanya. Suècia, Suïssa i Dinamarca on aquestes tècniques són practicades per subministrar a les comunitats locals electricitat i calefacció. Fins a un 10% dels requisits d'electricitat domèstica poden ser generats per aquestes unitats i cada vegada està sent més considerada com una opció de recuperació acceptable.

En definitiva, cal promoure comercialment la viabilitat de les tecnologies de reciclatge i / o recuperat de poliuretà i peces post-consum ja que la seva generació anirà en augment. Només en el sector de l'automoció es preveu que el mercat de poliuretà augmenti aproximadament un 20% en cinc anys, segons prediccions de ICI Polyurethanes. Els fabricants d'automòbils recorren cada vegada més a aquest material per tal d'augmentar la flexibilitat del disseny i simplificar el procés de fabricació. El creixement més ràpid es donarà en els interiors dels vehicles. De fet, actualment el principal mercat d'aquest material en el sector de l'automoció són els seients, però s'espera que el gruix d'aquest creixement que s'acosta recaigui sobre noves aplicacions com ara davantals, panells per a portes i sistemes d'enmoquetado amb funcionalitats acústiques. També cal esperar que part del creixement procedent dels programes de reducció de pes (regulacions CAFE) i per complir els nous requisits com ara les normatives FMVSS201 relatives a les barres absorbents d'impactes. Amb tot això, i la tendència actual del sector d'automòbil a fabricar cotxes 100% reciclables, tant en la indústria com en l'àmbit acadèmic han centrat la seva atenció en el reciclatge d'aquest material, en el qual la geometria del producte i el seu valor associat és destruïda i només els materials constituents són conduïts a un nou cicle d'utilització.

Myriam García-Berro
Departament de Projectes IDI
Fundació ASCAMM