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Cerrar el ciclo del plástico

Una tecnología de filtración altamente eficiente optimiza el reciclado químico de PET

Christian Gassen, ingeniero de procesos en BHS-Sonthofen Process Technology

23/11/2022
Reutilizar el plástico y recuperar los residuos reciclados para obtener un material con una calidad equivalente a la de los productos nuevos ya es posible gracias a los procesos de reciclaje químico. En el caso concreto del PET, estos nuevos e innovadores procesos permiten descomponer los residuos plásticos en sus componentes químicos y devolverlos de nuevo al ciclo de los materiales. Todos estos enfoques tienen una cosa en común: la pureza de los componentes recuperados es la que determina la calidad del producto final. Un examen detallado de estos procesos revela que una filtración eficiente y el lavado de la torta contribuyen a lograr una solución técnicamente funcional y económicamente viable.

Los residuos plásticos son uno de los principales problemas medioambientales de nuestro tiempo. Sin embargo, con los procesos de reciclaje adecuados, estos pueden convertirse en una valiosa materia prima secundaria, lo que supone un paso crucial para hacer frente a la escasez de materias primas y a la gran cantidad de residuos. La importancia de estos procesos también se refleja en la conformación del marco regulatorio: la Unión Europea ha fijado como objetivo que las botellas de PET contengan, al menos, un 25 % de material reciclado en 2025 y que todos los envases del mercado local sean reutilizables y reciclables para 2030.

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En el reciclaje químico de PET, la separación sólido-líquido es un paso muy importante del proceso. Varias empresas confían para ello en la tecnología de BHS-Sonthofen.

Ahora bien, aumentar las cuotas de reciclaje también ofrece un gran potencial económico si se toman ya hoy las medidas oportunas. Según datos de la empresa de consultoría McKinsey, la reutilización y el reciclaje de plásticos podrían generar unos beneficios de hasta 60 000 millones de dólares para la industria (1).

Reciclaje químico de PET

Los procesos de reciclaje tradicionales presentan limitaciones. En el reciclaje mecánico, el plástico se funde para poder moldearlo en otros productos reciclados. El material que se obtiene con este proceso es de calidad inferior, por lo que no es posible, por ejemplo, fabricar con él nuevas botellas de PET 100 % reciclado. Esto ha llevado a los fabricantes a buscar y evaluar otros métodos alternativos. Entre tanto, cada vez más empresas utilizan con éxito el reciclado químico contribuyendo así al modelo de economía circular.

El reciclaje químico se refiere a todos los procesos de despolimerización de plásticos. Dicho en términos más sencillos, los objetos de plástico se trituran primero mecánicamente y luego se descomponen químicamente en sus componentes químicos básicos, utilizando para ello un catalizador o una enzima. Estos componentes tienen las mismas propiedades que las materias primas derivadas del petróleo y se reutilizan directamente en el proceso de fabricación de plásticos. A diferencia del reciclaje mecánico, en el reciclaje químico se obtienen materiales muy puros de gran calidad que se incorporan de nuevo a la fabricación de plásticos. Los productos fabricados mediante este proceso tienen la misma calidad que los nuevos.

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El filtro de cinta secuencial de BHS es de acero inoxidable y el permite el lavado a contracorriente en varias etapas.

De esta manera se consigue un ciclo cerrado de materias primas para la producción de plásticos. El reciclaje químico abre, por tanto, nuevas perspectivas y se considera actualmente la mejor alternativa para alcanzar las cuotas de reciclaje previstas. La Oficina Federal de Medio Ambiente comparte esta valoración y clasifica el reciclaje químico de plásticos como proceso preferente en el marco de La Ley de Economía Circular Alemana (Kreislaufwirtschaftsgesetz).

Además de la descomposición termoquímica en ausencia de oxígeno (pirólisis) y la gasificación, una de las técnicas de reciclaje que más se ha estudiado y probado en los últimos años es la solvólisis o degradación mediante disolventes. Aplicando los agentes adecuados, los termoplásticos como el PET se licuan y se descomponen en sus monómeros. Dependiendo del disolvente utilizado, se pueden distinguir varios procesos de solvólisis. Entre los métodos más comunes cabe citar la glicólisis, la metanólisis y la hidrólisis (en parte con amplificación enzimática) (2). Estos tres procesos son válidos para degradar el PET (véase la Infobox). La elección del proceso depende de la calidad del material de partida que se vaya a utilizar.

Infobox

La glicólisis utiliza diferentes glicoles para degradar los polímeros. El glicol se difunde en la estructura del polímero, produciendo una mezcla de tereftalato de bis(hidroxietilo) (BHET) y oligómeros de cadena corta, que pueden purificarse para ser reutilizados en la fabricación de PET.

En la metanólisis se emplea metanol para degradar la estructura de los poliésteres, normalmente utilizando catalizadores, con lo que también se obtienen monómeros que pueden ser utilizados directamente para la síntesis de PET, en este caso, tereftalato de dimetilo y etilenglicol. Para la metanólisis se requieren medidas de seguridad especiales, lo que implica mayores costes de inversión en comparación con la glicólisis.

En el caso de la hidrólisis se utiliza la adición de, por ejemplo, ácido sulfúrico e hidróxido de sodio para la despolimerización del PET en ácido tereftálico (en inglés, terephthalic acid, TPA) y etilenglicol (3). El proceso de hidrólisis mediante enzimas especiales ahorra una gran cantidad de tiempo, energía y recursos.

Monómeros de alta pureza

Los procesos mencionados producen monómeros de una calidad semejante a la de sus equivalentes derivados del petróleo. Estos monómeros están disueltos en los fluidos de proceso y deben ser separados. Esto significa que, una vez completada la despolimerización, los monómeros precipitan de la solución y la suspensión se filtra para separar los disolventes, catalizadores y otros componentes.

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La filtración a presión también puede utilizarse para el reciclaje químico de PET.

La calidad del PET virgen recuperado depende en gran medida de la pureza del monómero, ya que la presencia de impurezas complica mucho la conversión a polímeros y las reacciones discurren de otro modo. Esta pureza del producto, necesaria para el éxito del proceso de reciclaje, se consigue principalmente mediante la separación sólido-líquido con un lavado adecuado de la torta. Varias empresas internacionales que utilizan alguno de los procesos de reciclaje descritos confían en las eficaces soluciones de ingeniería de procesos de BHS-Sonthofen.

Lavado a contracorriente en varias etapas con un menor consumo de recursos

BHS-Sonthofen ha suministrado a uno de estos clientes dos filtros de cinta secuencial del tipo BF. Las dos máquinas funcionan en paralelo en la línea de producción con un rendimiento de 2 t/h. El filtro de cinta secuencial del tipo BF es un filtro de vacío horizontal de funcionamiento continuo que se utiliza para separar de manera eficiente y suave los sólidos sedimentados de las suspensiones.

La aplicación consiste en un lavado a contracorriente en varias etapas con filtrados de lavado, que es una forma muy eficaz de lavar la torta. Para ello, en la última zona de lavado se utiliza líquido de lavado nuevo y específico para la aplicación, que luego es reutilizado en las zonas anteriores. Este modo de funcionamiento es especialmente indicado para obtener una gran pureza con un escaso consumo de líquido y de energía.

Esta es una característica muy importante del lavado de tortas, sobre todo teniendo en cuenta que la eficiencia del proceso es uno de los factores que determinarán el futuro desarrollo del reciclaje químico de plásticos en el mercado. Otra de las ventajas es que el líquido nuevo se utiliza para lavar la tela filtrante antes de reutilizarla para la filtración y el posterior lavado de la torta. El material sólido que se desprende de la tela se vuelve a incorporar al ciclo y se reutiliza como producto, lo que aumenta significativamente el rendimiento del producto.

BHS-Sonthofen ha adaptado su proceso de filtración a los requisitos del reciclaje químico. Esto permite recuperar eficazmente monómeros con un alto grado de pureza que pueden utilizarse para sintetizar nuevo PET sin que sean necesarios otros pasos del proceso. En este caso, la empresa también se ha valido de su experiencia en el uso de filtros para numerosas aplicaciones de plásticos.

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La filtración a presión también puede utilizarse para el reciclaje químico de PET.

Filtración a presión alternativa

Otra tecnología que puede utilizarse para el reciclaje químico de PET es el filtro rotativo a presión BHS del tipo RPF. Se trata de una máquina de funcionamiento continuo para la filtración a presión, el lavado de la torta y el secado de suspensiones. BHS-Sonthofen ha demostrado con datos empíricos y numerosos ensayos que ambas tecnologías se pueden aplicar con éxito al reciclaje químico de PET. A su vez, los clientes se benefician de la amplia experiencia de la empresa en la fabricación de PET virgen.

La calidad del producto y la eficiencia del proceso son decisivas

En resumen, se puede decir que el reciclaje químico de plásticos ofrece varias ventajas: los nuevos procesos evitan el llamado “reciclado térmico”, que no es más que la incineración de plásticos, y también reducen el uso de materias primas fósiles. Asimismo, permiten reciclar residuos plásticos muy contaminados e incluso flujos de residuos que hasta ahora no eran reciclables. No obstante, aún hay que afrontar ciertos retos de carácter ecológico y económico. Los procesos deben tener en cuenta el consumo de energía y recursos, y deben diseñarse de tal manera que tengan un balance ecológico positivo y brinden también ventajas en términos económicos.

Por lo tanto, además de la calidad de los monómeros recuperados, la eficiencia del proceso desempeña un papel crucial a la hora de aplicar industrialmente los procesos descritos. Para ello se requieren soluciones de proceso nuevas e innovadoras que garanticen tanto la calidad del producto como la eficiencia.

El uso de máquinas eficientes consigue mejorar la producción de monómeros con un menor consumo de energía y recursos. Así pues, una solución para la separación sólido-líquido que se adapte a la aplicación concreta del cliente contribuirá de forma decisiva a que el reciclaje químico de plásticos se pueda utilizar de forma generalizada. Si se logran establecer en el mercado soluciones técnicamente funcionales y comercialmente viables, la industria habrá dado un paso decisivo hacia la producción sostenible de plásticos.

(1) Cf. McKinsey (2018): How plastics waste recycling could transform the chemical industry.

(2) Cf. Die nächste Generation des Recyclings – neues Leben für Kunststoffmüll: Angew. Chem. Int. Ed. (2020), 59, p. 15402–15423.

(3) Infobox: Cf. Lechleitner, Schwabl, Schubert, Bauer y Lehner: Chemisches Recycling von gemischten Kunststabfällen als ergänzender Recyclingpfad zur Erhöhung der Recyclingquote (2020).

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