Reciclaje de Plástico

Reciclaje

Los plásticos juegan un papel importante en casi todos los aspectos de nuestras vidas. Los plásticos se utilizan para la fabricación de productos de uso cotidiano, tales como envases de bebidas, juguetes y muebles. El uso generalizado de plásticos exige una buena gestión de vida del producto hasta su fin. Plásticos representan más del 12 % de la cantidad de residuos sólidos urbanos, un aumento espectacular desde 1960, cuando los plásticos fueron menos del 1% del flujo de residuos. 

La categoría más amplia de plásticos no sólo se encuentra en envases y embalajes (por ejemplo, botellas de refrescos, tapas, botellas de champú), sino que también se encuentran en los bienes duraderos (por ejemplo, electrodomésticos, muebles) y no duraderos (por ejemplo, pañales, bolsas de basura, vasos y utensilios, dispositivos médicos). 

Identificación de los Plásticos

Identificación de los plásticos

Los plásticos pueden ser analizados cualitativa y cuantitativamente mediante diferentes métodos. Una serie de métodos sencillos se emplean para identificar, de una forma aproximada, todos los plásticos utilizados día a día. Con experiencia, los plásticos se pueden identificar con rapidez mediante la utilización de los métodos que hay en la lista. Sin embargo, en el caso de los plásticos con aditivos, la caracterización es mucho más complicado. En este caso se requiere la ayuda de un laboratorio para realizar unos ensayos adicionales.

• Examen visual, mediante microscopio
• Estimación del peso/masa
• Ensayos de tracción
• Comportamiento a la llama, olor.
• etc.

Examen visual

Los materiales no modificados pueden ser diferenciados mediante un examen visual por su estructura y por su permeabilidad a la luz. Los plásticos amorfos como el PC, PSU, PPSU, etc, son transparentes o translúcidos. Los semicristalinos como el PE,POM, PA, PET, PPS, PEEK, etc son opacos.

Estimación de la densidad

El método de la flotación se emplea para caracterizar algunos grupos de plásticos. En este método, las piezas del material se sumergen en agua destilada o agua saturada y se observa la flotabilidad.

Ensayo de la uña

Mediante el método de rayado, con el simple uso de la uña, los materiales blandos como el PE  o el PTFE se pueden identificar fácilmente.

Solubilidad en solventes

Si un plástico es humedecido con un disolvente fuerte (como la acetona) se puede distinguir una diferencia clara entre materiales amorfos y semicristalinos. Los semicristralinos suelen ser generalmente insensible a los disolventes y si se deja en contacto con ellos durante un corto periodo de tiempo prácticamente no habría ninguna marca. La mayoría de los plásticos amorfos sin embargo, se empiezan a disolver al poco rato de estar en contacto y aparecen grietas superficiales rápidamente.

Comportamiento a la llama

Los plásticos se pueden caracterizar fácilmente por su comportamiento a la llama (si quema, extingue, ignífugo, goteo), por el color de la llama (naranja, azul, no visible), comportamiento del hollín (cenizas) o al olor. Estos métodos son bastante comunes para identificar los materiales de una forma precisa aunque requiera un mínimo de experiencia.

Verificación simple de aditivos

Algunos aditivos pueden ser caracterizados por métodos no muy complicados. Aquí le mostramos dos ejemplos:

• Mayoritariamente los plásticos negros están cargados con fibras de carbono, grafito o negro de carbón.
• El grafito es fácil de detectar mediante el método de escritura ya que deja una marca negra sobre un papel blanco; la fibra de carbono o el negro de carbón apenas dejan una marca negra.

Existen una gran variedad de otros métodos para identificar los plásticos, pese a que muchos de ellos precisan de un laboratorio. En nuestro laboratorio, Ensinger tiene acceso a los ensayos DSC, TGA, determinación del punto de fusión, ensayo de dureza, etc.

Origen

Origen de los Plásticos

La necesidad de reducir el alto grado de dependencia de los compuestos de origen fósil, hace pensar en la incorporación dentro de la cadena del petróleo de materias primas renovables, que no sólo afecten a la producción energética sino también a los productos derivados de la industria petroquímica, como los plásticos. Esta posibilidad viene dada entre otras, por la producción de polímeros biodegradables, a partir de una fuente de carbono residual como materia prima.

Para la producción de materiales plásticos comunes, se usan reservas fósiles no renovables, lo que contribuye al agotamiento de las reservas energéticas naturales que el planeta posee, contribuyendo al aumento de los gases de efecto invernadero (GEI). Estos materiales convencionales, por su propia naturaleza, son estables desde el punto de vista químico, lo que quiere decir que permanecen inalterados durante largos periodos de tiempo en el medio ambiente.

Los biopolímeros plásticos de origen renovables son unas estructuras moleculares compuestas por cadenas de monómeros, que en conjunto poseen una estructura y propiedades similares a los plásticos de origen fósil. Usando como materia prima para la fermentación bacteriana de fuentes de carbono de origen renovable, como pueden ser los azucares procedentes de cultivos energéticos o los residuos generados en diferentes industrias (biodiesel, aguas residuales, biomasa…) se pueden conseguir dichos biopolímeros, con la propiedad fundamental de que son biodegradables y totalmente inocuos en el momento de su descomposición.

En el caso de usar como materia prima, los residuos obtenidos en la industria del biodiesel (glicerina cruda), los biopolímeros con mayor proyección son el PLA (ácido poliláctico) y el PHA (polihidroxialcanatos), obtenidos mediante fermentación bacteriana y con propiedades similares a los termoplásticos.

Las propiedades y características de biodegradabilidad que dichos polímeros poseen, les hacen muy versátiles para un gran número de funciones, como por ejemplo su uso en el packaging (envases), utilidades biomédicas (suturas, temporary sccalfolds, capsulas de liberación controlada y cirugía facial) principalmente.

Elastómeros

Elastómeros

Son aquellos materiales que formados por polímeros que se encuentran unidos por medio de enlaces químicos adquiriendo una estructura final ligeramente reticulada.

La principal característica de los elastómeros es su alta elongación o elasticidad y flexibilidad que disponen dichos materiales frente a cargas antes de fracturarse o romperse.

En función de la distribución y grado de unión de los polímeros, los materiales elastómeros pueden disponer de unas características o propiedades semejantes a los materiales termoestables o a los materiales termoplásticos, así pues podemos clasificar los materiales elastómeros en:

• Elastómeros termoestables - son aquellos elastómeros que al calentarlos no se funden o se deforman
• Elastómeros termoplásticos - son aquellos elastómeros que al calentarlos se funden y se deforman.

La principal característica de los elastómeros es su alta elongación o elasticidad y flexibilidad que disponen dichos materiales frente a cargas antes de fracturarse o romperse.

En función de la distribución y grado de unión de los polímeros, los materiales elastómeros pueden disponer de unas características o propiedades semejantes a los materiales termoestables o a los materiales termoplásticos, así pues podemos clasificar los materiales elastómeros en:

• Elastómeros termoestables - son aquellos elastómeros que al calentarlos no se funden o se deforman
• Elastómeros termoplásticos - son aquellos elastómeros que al calentarlos se funden y se deforman.

Propiedades de los materiales elastómeros:

• No se pueden derretir, antes de derretirse pasan a un estado gaseoso
• Se hinchan ante la presencia de ciertos solventes
• Generalmente insolubles.
• Son flexibles y elásticos.
• Menor resistencia al fenómeno de fluencia que los termoplásticos

 Ejemplos y aplicaciones de materiales elastómeros:

• Goma natural - material usado en la fabricación de juntas, tacones y suelas de zapatos.
• Poliuretanos - Los poliuretanos son usados en el sector textil para la fabricación de prendas elásticas como la lycra, también se utilizan como espumas, materiales de ruedas, etc...
• Polibutadieno - material elastómero utilizado en las ruedas o neumáticos de los vehículos dadas la extraordinaria resistencia al desgaste.
• Neopreno - Material usado principalmente en la fabricación de trajes de buceo, asi como aislamiento de cables, correas industriales, etc...
• Silicona - Material usado en una gama amplia de materiales y áreas dado a sus excelentes propiedades de resistencia térmica y química, las siliconas se utilizan en la fabricación de chupetes, prótesis médicas, lubricantes, moldes, etc...

 Ejemplos de adhesivos elastómeros:

• Adhesivos de poliuretanos de 2 componentes.
• Adhesivos de poliuretanos de 1 componente de curado mediante humedad.
• Adhesivos en base siliconas.
• Adhesivos de silanos modificados

Termoestables

Termoestables

Son el conjunto de materiales formados por polímeros unidos mediante enlaces químicos adquiriendo una estructura final altamente reticulada.

La estructura altamente reticulada que poseen los materiales termoestables es la responsable directa de las altas resistencias mecánicas y físicas (esfuerzos o cargas, temperatura...) que presentan dichos materiales comparados con los materiales termoplásticos y elastómeros. Por contra es dicha estructura altamente reticulada la que aporta una baja elasticidad, proporcionando a dichos materiales su característica fragilidad.

Unos los parámetros característicos de los materiales termoestables es el punto de gelificación o punto de gel, el cual se refiere al momento en el que el material pasa de una manera irreversible de un estado liquido-viscoso a un estado sólido durante el proceso de curado o reticulado, una vez se ha traspasado dicho punto de gelificación el material deja de fluir y no puede ser moldeado o procesado de nuevo.

Uno de los aspectos negativos que presentan los materiales termoestables es su nula capacidad de reciclaje dado a que una vez han solificado o curado es imposible volver a una fase líquida del material, los materiales termoestables tienen la propiedad de no fundirse o deformarse en presencia de temperatura o calor, antes pasarán a un estado gaseoso que a un estado líquido.

Propiedades de los materiales termoestables.

• No se pueden derretir, antes de derretirse pasan a un estado gaseoso
• Generalmente no se hinchan ante la presencia de ciertos solventes
• Son insolubles.
• Alta resistencia al fenómeno de fluencia

 Ejemplos y aplicaciones de materiales termoestables:

• Resinas epoxi - usados como materiales de pintura y recubrimientos, masillas, fabricación de materiales aislantes, etc...
• Resinas fenólicas - empuñaduras de herramientas, bolas de billar, ruedas dentadas, materiales aislantes, etc...
• Resinas de poliéster insaturado - fabricación de plásticos reforzados de fibra de vidrio conocidos comúnmente como poliester, masillas, etc...

 Ejemplos de adhesivos termoestables:

• Adhesivos de Epoxy
• Adhesivos de Poliéster insaturados
• Adhesivos de Poliuretano de 1 componente curado mediante calor
• Adhesivos anaeróbicos

Termoplásticos

Termoplásticos

Son aquellos que están formados por polímeros que se encuentran unidos mediante fuerzas intermoleculares o fuerzas de Van der waals, formando estructuras lineales o ramificadas.

Un material termoplástico lo podemos asemejar a un conjunto de cuerdas enredadas que tenemos encima de una mesa, cuanto mayor sea el grado de enredo de las cuerdas mayor será el esfuerzo que tendremos que realizar para separar las cuerdas unas de otras dado a que el rozamiento que se produce entre cada una de las cuerdas ofrece resistencia a separarlas, en este ejemplo las cuerdas representa a los polímeros y el rozamiento representa las fuerzas intermoleculares que los mantiene unidos.

Su estructura es:

En función del grado de las fuerzas intermoleculares que se producen entre las cadenas poliméricas, estas pueden adoptar dos tipos diferentes de estructuras, estructuras amorfas o estructuras cristalinas, siendo posible la existencia de ambas estructuras en un mismo material termoplástico.

• Estructura amorfa - Las cadenas poliméricas adquieren una estructura liada, semejante a de la un ovillo de hilos desordenados, dicha estructura amorfa es la responsable directa de las propiedades elásticas de los materiales termoplásticos.

• Estructura cristalina - Las cadenas poliméricas adquieren una estructura ordenada y compacta, se pueden distinguir principalmente estructuras con forma lamelar y con forma micelar. Dicha estructura cristalina es la responsable directa de las propiedades mecánicas de resistencia frentes a esfuerzos o cargas así como la resistencia a las temperaturas de los materiales termoplásticos.

Si el material termoplástico dispone de una alta concentración de polímeros con estructuras amorfas, dicho material presentará una pobre resistencia frente a cargas pero una excelente elasticidad, si por el contrario el material termoplástico dispone de una alta concentración de polímeros con una estructura cristalina, el material presentará unas altas propiedades de resistencia frente a cargas y esfuerzos superando incluso a materiales termoestables, por otro lado presentará unas pobres propiedades elásticas aportándole su característica fragilidad.

 Propiedades de los materiales termoplásticos

• Pueden derretirse antes de pasar a un estado gaseoso.
• Permiten una deformación plástica cuando son calentados.
• Son solubles en ciertos solventes.
• Se hinchan ante la presencia de ciertos solventes.
• Buena resistencia al fenómeno de fluencia.

 Ejemplos y aplicaciones de materiales termoplásticos:

• Polietileno de alta presión como material rígido aplicado para cubiertas de máquinas eléctricas, tubos, etc..
• Polietileno de baja presión como material elástico usado para el aislamiento de cables eléctricos, etc..
• Poliestireno aplicado para aislamiento eléctrico, empuñaduras de herramientas...
• Poliamida usada para la fabricación de cuerdas, correas de transmisión, etc...
• PVC o cloruro de polivinilo para la fabricación de materiales aislantes, tubos, envases, etc...

 Ejemplos de adhesivos termoplásticos:

• Acrilatos
• Cianoacrilatos
• Epoxy curados mediante radiación ultravioleta
• Acrilatos curados mediante radiación ultravioleta