Reciclaje de materiales poliméricos

Reducción de Fuentes Contaminantes


Reciclaje


Tratamiento


Confinamiento







Microestructura


Propiedades


Métodos de Transformación
















María Gabriela Ruiz Hinojosa
Ingeniería Química


Si a un material se lo puede reutilizar, ¡hay que reutilizarlo¡; y si hay un material que puede ser reciclado, ¡hay que reciclarlo¡
Una de las misiones principales del reciclaje es ser amigable con el medio ambiente, dando un uso a los materiales.
Existen dos tipos de reciclaje claramente diferenciados:
Reciclaje Químico
Reciclaje Mecánico
Muchos autores mencionan además al Reciclaje Térmico, mientras que otros lo clasifican dentro del reciclado Mecánico.

Material de ingeniería es una sustancia de cualquier naturaleza que se utiliza o emplea para cualquier aplicación de ingeniería. Lo importante con estos materiales es determinar cuándo y dónde los puedo aplicar, de acuerdo a las condiciones.

Figura 1. Evolución de los materiales de Ingeniería
En el gráfico se indica que para el 2010 los materiales más utilizados serán los metales. Sin embargo, se está viviendo el 2010 y la realidad es un tanto diferente. Actualmente los plásticos nos rodean, y basta con observar a nuestro alrededor para creer que hay más polímeros que metales. Es importante entender que esto no significa que en la actualidad los polímeros sean más importantes que los metales, sino que los polímeros tienen mayor aplicabilidad y versatilidad que los metales.
Por lo tanto, el gráfico no presenta una verdad absoluta. El grado de importancia de un material es relativo.
Por otro lado, ¿habrá algún en el que los polímeros desplacen totalmente a los metales? De lo que se conoce hasta el momento, parece que no, pues la temperatura promedio que soportan los polímeros (25 aproximadamente) no llega a la temperatura que soportan los metales, es decir, temperaturas de alrededor de 100 . Lo que sí puede suceder es que el polímero forme parte de la matriz de un metal, aunque este proceso es muy complicado.
ADVERTENCIA: no se está diciendo que los polímeros son mejores metales, pues todo depende de la aplicación que se le dará al material y de las propiedades que lo hacen adecuado o no para dicha aplicación.
Los materiales cerámicos, por su parte, aunque se utilizan menos, presentan propiedades como mayor resistencia a la abrasión y mayor resistencia química comparadas con las correspondientes a los materiales poliméricos y a algunos materiales metálicos. Sin embargo, los cerámicos presentan algunos problemas como su densidad o la forma en la que hay que procesarlos, pues para tratar a un material cerámico se necesitan altas temperaturas.
Industrialmente, el control de calidad de un material cerámico es mucho más complicado que el control de calidad del material polimérico.
De cualquier forma, ya sea que se utilice materiales metálicos, cerámicos o poliméricos, o mezclas de éstos, siempre se va a estar inmerso en un problema medioambiental. Se habla siempre de problemas en el ambiente porque el ser humano no es prefecto, y por tanto sus procesos tampoco son perfectos. Esto implica que no hay un grado de eficiencia total de los procesos, y por tanto se generan residuos o materiales que no se utilizarán, constituyendo basura que luego contaminará fuentes líquidas, suelos, aire y otras formas de la naturaleza.
Con los plásticos invernadero, cuyo tiempo de vida media es de 2 a 4 años, se tiene un gran problema medioambiental. Cuando un agricultor los adquiere, al cabo de 2 años bota el material que a partir de ese momento constituye basura.
Ahora, pensemos en el caso de las botellas de agua. Supongamos que una persona compra una botella de agua diaria. En la semana habrá adquirido cinco, y en el mes, veinte. Eso pensando en una sola persona, pero la Escuela Politécnica Nacional tiene, por lo menos, diez mil estudiantes. Entonces se consumen, por lo mínimo, veinte mil botellas de agua al mes, ¡VEINTE MIL!, y ojo que solamente se está considerando a las botellas de agua. Ahora, pensemos en fundas pláticas, platos desechables, y más materiales poliméricos de uso diario.
Lo peor es que sabiendo todo esto no se hace nada. Bueno, esto se justifica por la naturaleza cómoda del ser humano, y porque lo único que hacemos es cumplir una ley importantísima de la física: "todo sistema en el universo tiene al estado de menor energía".

El manejo de residuos sólidos es un hecho que no ocurre comúnmente, de hecho, las empresas generalmente no tienen un departamento de reciclaje.
La estrategia que actualmente se utiliza en la mayoría de países para prevenir y controlar residuos industriales es la conocida como Triángulo Invertido. Esta estrategia implica:
Reducción de contaminantes en la fuente
Reciclaje
Tratamiento
Confinamiento


La primera opción a desarrollarse es la reducción de contaminantes en la fuente. Esto implica una producción más limpia, sabiendo que producción más limpia no se refiere tanto al manejo técnico, sino al manejo de los procesos en general, proceso macro. Pensemos en una empresa o industria cualquiera. En ésta los procesos comienzan con la recepción de la materia prima, seguidos del control de calidad de dicha materia prima, se prosigue con el proceso técnico y se finaliza con un control de calidad del producto terminado. Si cualquiera de estos procesos es ineficiente, el proceso macro es ineficiente, y es ineficiente porque hay gente que no le importa, y esa es la verdad.
Si hay algún proceso ineficiente desde que entra la materia prima hasta que sale el producto terminado, hay contaminación. Si todos y cada uno de los controles de calidad y los procesos técnicos son realizados correcta y responsablemente, no hay contaminación. Por eso, para reducir los residuos desde la fuente se debe pensar en hacer del proceso la más eficiente posible.
Las tecnologías más limpias involucran más de un aspecto. Por eso, hay que tener presente lo siguiente: abandonar la política de "usar" y "desechar". Se recomienda sustituir el uso de materiales desechables por materiales reutilizables y más duraderos. Usar y desechar trae problemas.
En cuanto al plástico, este material no se puede usar y reutilizar y reutilizar indefinidamente, pues tiene un tiempo de vida útil. Esto se debe generalmente a la migración de pigmentos, fenómeno que se explica a continuación.
En general los polímeros tienen una composición muy complicada. Son macromoléculas dentro de las cuales se halla pigmentos, aditivos, y más sustancias que cumplen una función específica además de aspectos estéticos. Por ejemplo, los pigmentos se utilizan para facilitar el tratamiento de los materiales poliméricos, para darles color y para protegerlos de la degradación.
Cuando el polímero ha sido sometido a esfuerzos mecánicos, o también por el paso del tiempo, los pigmentos salen a la superficie y se traspasan hacia todo aquello que está en contacto con el polímero. Esta puede ser una de las causas por las que los materiales poliméricos reciclados, cuando no han sido correctamente tratados, no son recomendables para utilizarse en el empacamiento de alimentos.
PolímeroPigmentosPigmentos que migraron
Polímero
Pigmentos
Pigmentos que migraron
También está la opción de reducir el número de envases que se utilizan, y de diseñarlos para que ocupen la menor cantidad de volumen en el confinamiento. Los contenedores, por ejemplo, deberían tener dimensiones pensadas, entre otras cosas, para que en el caso de que tengan que ser confinados ocupen menor espacio.
Por otro lado, se debe emplear procesos industriales más eficientes y establecer legislaciones ambientales. Es importante que en los procesos productivos se evite cualquier falla, para, como se dijo, reducir los contaminantes en la fuente.

La idea del reciclaje es utilizar el material considerado como desperdicio y encontrarle una aplicación. Si se lo analiza detenidamente, implica un beneficio económico.
El tipo de plástico es un fundamento clave en el reciclaje de materiales poliméricos, pero también es algo que, en ocasiones, lo complica un poco.
Para iniciar un proceso de reciclaje, lo primero es saber qué voy a reciclar, es decir, se debe caracterizar al material. Los polímeros tienen una estructura bastante compleja además de que dentro de su matriz se tiene aditivos y pigmentos que constan dentro de la caracterización del material y, de hecho, son tremendamente influyentes en el reciclaje.
Sin embargo, los materiales poliméricos se reciclan luego de que su tiempo de vida útil, que muchas veces es un período bastante largo, ha terminado. Por tanto, determinar qué pudo quedar o introducirse en el material después de su uso, además de saber a todo lo que estuvo expuesto, es en verdad difícil.

Con esta opción se debe tener mucho cuidado, ya que no todo puede tratarse de la misma manera. El tratamiento de residuos está más relacionado con lo que se refiere efluentes líquidos y gases. Dentro de lo que es material polimérico, no todos los polímeros tienen el mismo grado de peligro. Con el teflón, que es bastante versátil, no se debe tener el mismo cuidado que con el polietileno (PE), pues el teflón tiene componentes fluorados sumamente tóxicos.
No se debe tratar a todos los polímeros de la misma forma, ya que no todos tienen el mismo grado de peligrosidad.

Es el último eslabón al que se tiene acceso dentro del control de residuos. Cuando no se puede acudir a ninguna de las opciones anteriores, se opta por el confinamiento.
Un ejemplo claro de confinamiento lo hallamos en los rellenos sanitarios. Éstos tienen una película polimérica, con la que se atrapa a los lixiviados líquidos, y una malla acoplada a una manguera, para retener a los lixiviados gaseosos.

Los polímeros son macromoléculas (poli = muchos, mero = partes) que tienen una secuencia repetitiva, siendo la UCR, Unidad Constitucional Repetitiva, lo que se reproduce todo el tiempo. Técnicamente, UCR es el elemento básico del polímero que se repite a lo largo de la estructura.
Se sabe que de acuerdo a la microestructura de la materia, se determinan las propiedades del material. Estas propiedades se traducen en flexibilidad, rigidez, maleabilidad, color, brillo, conductividad térmica, y otras, que determinan los métodos de transformación. Por ejemplo, un material abrasivo no puede procesarse en un molino, pues lo daña. El método de transformación a su vez establece la microestructura del material.
Los polímeros se clasifican en función de varios criterios. Sin embargo, normalmente se los divide en termoplásticos, termoestables y elastómeros.
Es muy extraño encontrar a un material polimérico solo, más bien generalmente está formando parte de mezclas o copolímeros, con el fin de que se mejores sus propiedades. Por ejemplo, el poliestireno (PS) es transparente y rígido, pero frágil. Si lo que se necesita es un poliestireno más flexible, entonces se lo mezcla con un elastómero y listo, se mejoró el material. No obstante, no todos los materiales se pueden mezclar, ya que también existe incompatibilidad entre elementos.
En el caso de los polímeros, generalmente se usan aditivos con los que se pueda mejorar su procesamiento y la distribución de los elementos dentro de la matriz polimérica.

Son sustancias muy importantes dentro de procesos de síntesis, sobre todo en aquellos que se dan a condiciones bastantes críticas en las que se debe trabajar a presiones y temperaturas bajas, y en el tratamiento o tecnología de polímeros. Todo depende del tipo de proceso que se ejecute.
Para manipular las propiedades físicas, se utilizan plastificantes; mientras que para las propiedades químicas se emplean estabilizantes.

Su función es darle cuerpo al polímero, llenar los espacios vacíos entre cadenas y proporcionarle estabilidad.
Los polímeros se obtienen fundamentalmente a partir del petróleo. De hecho, la elaboración y fabricación de polímeros consume alrededor del 7% del "oro negro". Esto debido a que una material polimérico no está compuesto únicamente de petróleo, sino forma parte de mezclas en las que se incluyen fibras y otros materiales. Desde este punto de vista, los polímeros no están usufructuando el ambiente. Pero no se está considerando que el procesamiento de éstos requiere transporte, energía, y más operaciones que implican un gasto.
Producción de Materiales Poliméricos
Reciclaje
En la producción de materiales poliméricos hay un ingreso de la materia prima, seguido de un producto intermedio y luego de un producto plástico. El producto como tal va a ser utilizado, y al final, confinado. Dentro de este panorama es posible añadir la opción del reciclaje.
El reciclaje químico es muy complicado, pues necesita de tecnología para ser eficiente. En cuanto al reciclaje mecánico y al reciclaje térmico, ambos tienen mucho que ver, ya que el reciclaje térmico necesita de una actividad mecánica. Un ejemplo de reciclaje mecánico es una botella, a la que se la compacta, se la corta y listo.
Materia PrimaProducto IntermedioProducto PlásticoUtilización del productoConfinamientoReciclado de residuo de la fabricaciónReutilizaciónReciclado MecánicoReciclado TérmicoReciclado Químico
Materia Prima
Producto Intermedio
Producto Plástico
Utilización del producto
Confinamiento
Reciclado de residuo de la fabricación
Reutilización
Reciclado Mecánico
Reciclado Térmico
Reciclado Químico

En Quito se generan de 1400 a 1500 toneladas de desechos por día. El 5.9% de los residuos suburbanos, es decir alrededor de 91.8 toneladas diarias, son plásticos. Al mes, se generan 2745 toneladas de desperdicios plásticos, y sólo se recupera el 9% de los desechos plásticos que se generan.
La recuperación que se hace de este material no es muy eficiente, pues el reciclaje no está desarrollado de manera técnica en el país.
Algunas de las botellas y envases que adquirimos en el mercado están numeradas en función de la capacidad de reciclaje de las mismas. Esta numeración consta en la misma botella, y significa:
1 PET (Polietilentereftalato)
2 HDPE (Polietileno de Alta Densidad)
3 V (Vinílicos)
4 LDPE (Polietileno de Baja Densidad)
5 PP (Polipropileno)
6 PS (Poliestireno)
7 Otros (Mezclas poliméricas)
El primer criterio del reciclaje es la identificación del polímero. Esta se realiza mediante el número del polímero y las iniciales, en algunos casos. Sin embargo, cuando se realiza la clasificación de esta forma, se dice que el criterio es empírico ya que se verifica el número y no el polímero del que se trata.

Los polímeros son la segundo fuente energética del mundo. Esto sucede porque un material polimérico al ser derivado del petróleo, es un hidrocarburo y por tanto tiene una alta capacidad energética que se traduce en un impresionante poder calorífico.
No se los utiliza exclusivamente como fuente de energía debido a que los componentes de un polímero pueden causar contaminación ambiental.
El reciclaje energético no tiene mucha aceptación por la problemática ambiental que implica. Sin embargo, se lo utiliza en industrias de cemento y en la producción de acero, ya que la temperatura en estos procesos es muy alta, tan alta que hace que el polímero se degrade con bastante rapidez sin dar lugar a reacciones secundarias.

Es el que se más se utiliza, dado que involucra procesos bastante simples.
Comienza con un lavado, seguido de un triturado. En lo que se refiere al proceso, no hay problema si el procedimiento comienza únicamente con el triturado, pero en el reciclaje de polímeros muchas veces es necesario el prelavado pues caso contrario se está comprometiendo el funcionamiento del aparato de trituración. Por tanto, para no arriesgar a los equipos se inicia con el lavado seguido del proceso de trituración que puede ser en base húmeda o seca.
En seguida se presenta la opción de venta.
Luego del triturado viene nuevamente un lavado, dentro del cual influyen varios factores como el tiempo de lavado y el empleo de agentes de limpieza, entre los que está el lauril éter sulfato, la sosa y, en casos muy especiales, sustancias ácidas. El lavado es una parte crítica dentro del reciclado mecánico, pues involucra un tratamiento de aguas, además de que si no se elimina totalmente los residuos pueden presentarse problemas en la extrusión, que representa dificultades en el procesamiento, o un cambio en las propiedades del material debido a la presencia de agentes extraños. Un lavado mal realizado afectará la calidad del producto porque todo el proceso al cual están sujetos los materiales poliméricos durante su uso involucra el contacto de éstos con agentes atmosféricos contaminantes o comunes. Idealmente se busca que el material sea lo más limpio posible.
Posteriormente viene el secado del material, requerido por características de procesamiento. La temperatura de secado no puede ser cualquiera sino que depende del material que se trate, pues si está no es correcta dicho material corre la posibilidad de degradarse, y eso no interesa.
A continuación viene la extrusión, y la adición de aditivos que ayudan a mejorar el material. Después se enfría al material, ya que éste sale del proceso anterior a temperaturas muy altas, de alrededor de 180 , que lo hacen plastificante.
Finalmente se somete al material a procesos como la laminación o la extrusión u otros, dependiendo del producto final que se desee obtener.

Implica la ruptura de enlaces químicos. Es bastante complicado y costoso, además de que implica un lato gasto energético.

En el país no es posible un reciclaje químico que involucre a todos los polímeros. Sin embargo, si se ha logrado desarrollar un reciclaje mecánico, sobre todo en la ciudad de Loja.
En el caso particular de Loja, la clasificación del plástico es domiciliaria. Dicha clasificación divide a los plásticos en:
Biodegradables
No Biodegradables
Biopeligrosos
Biopeligrosos se denomina a los residuos provenientes de clínicas y hospitales. En Loja se está tratando de manera muy responsable el problema de los desechos biopeligrosos.

Para reciclar se deben comparar las propiedades de una material con otros materiales. Entre las propiedades comparativas de los materiales poliméricos, están:
Los plásticos tienen menor resistencia mecánica que los metales.
Aunque con polímeros compuestos se logra mejorar bastante la resistencia mecánica, ésta no ha alcanzado a la resistencia de los metales.
Su densidad es inferior.
Los plásticos son más resistentes químicamente que los metales.
Los procesos de fabricación de un polímero son de 2 a 3 veces más baratos que los de los metales, pues para fundir un metal se necesita mucha más energía que para procesar a un material polimérico.

Bajos requerimientos energéticos para la fabricación de piezas terminadas.
Las materias primas están disponibles a bajo costo.
Los procesos de tratamiento requieren menos energía y son más eficientes.
No necesita de ambientales especiales en su almacenamiento, por lo menos no tan controlados como los que se necesitan para transportar y guardar a un material metálico, pues éste necesita ser protegido de la corrosión.
Por lo tanto, una de sus ventajas es el bajo costo de fabricación.

Están limitados a una temperatura de aplicación relativamente baja.
Dependiendo de los componentes presentes dentro de su matriz, pueden ser muy inflamables.
Su resistencia al rozamiento y a la fricción es relativamente baja.
Se tiene dificultad para separarlos, sobre todo si los comparamos con los metales.
El plástico se degrada más fácilmente que un metal o un material cerámico.

Un plástico se caracteriza porque:
Es un material liviano, de baja densidad.
No conduce el calor ni la electricidad. Sin embargo, esta propiedad es ampliamente discutida ya que actualmente se dispone de polímeros conductores. Esta puede ser una ventaja o una desventaja, dependiendo de la aplicación.
No soporta temperaturas muy elevadas.
Buena resistencia al paso del agua y del oxígeno.
Sin embargo, cada una de las propiedades antes mencionadas son muy generales, que no se cumplen para todos los polímeros.

"Corrosión" en el caso de materiales poliméricos se refiere a la degradación que sufren éstos. Está estrechamente ligada con las propiedades químicas del polímero.
Existen dos enfoques sobre el grado de envejecimiento o degradación de un polímero por acción química o física:
ENVEJECIMIENTO FÍSICO
Producto de la adición de solventes, humedad o aditivos al polímero.
Lo que sucede en este caso es que el material polimérico absorbe un compuesto, que luego entra a la matriz del polímero y reacciona con las cadenas poliméricas. Resultado de esta reacción puede ser la ruptura de enlaces o la formación de compuestos que constituyen un punto débil dentro de la cadena polimérica. Así, se pierden propiedades, degradándose el color, la resistencia o la apariencia.

ENVEJECIMIENTO QUÍMICO
Degradación Térmica: Su efecto aumenta con el aumento en el gradiente de temperaturas.
Degradación Oxidativa
Degradación por Radiaciones
Degradación por Sustancias Químicas
Biodegradación: Resultado de la acción de microorganismos
Degradación ambiental: Hace referencia a cualquier ambiente, es decir, a la presencia de cualquier agente.
Envejecimiento Físico
Es un fenómeno de evolución, que tiene carácter irreversible pues implica la modificación del polímero, entendiendo que dicha modificación no involucra un cambio químico.
Los componentes dentro de la matriz del polímero migran o salen de la matriz.

En consecuencia, puede llevarse a cabo:
Introducción de solventes
Cristalización
Viscoelasticidad
Pérdida de plastificantes
Envejecimiento Químico
En el envejecimiento químico se modifica la estructura, lo que implica una variación en el peso molecular del polímero, sobre todo si el material polimérico tiene ramificaciones o reticulaciones. Sin embargo, este comportamiento no es general ya que existen casos, como el envejecimiento químico del PVC (policloruro de vinilo) con la temperatura, en los que el peso molecular no cambia.
Cuando se tiene una diferencia de calor la estructura cambiará, pero únicamente como resultado de una cambio en la posición de los átomos. En reticulaciones, en cambio, la temperatura rompe enlaces, pero aquellos que se formaron entre las cadenas del polímero cuando éstas se entrecruzaron. Dicho rompimiento da lugar a que las cadenas poliméricas reaccionan químicamente, formándose nuevos compuestos que generalmente implican cambios en el peso molecular.



Existen algunas causas por las cuales un material polimérico se degrada:
Térmica
Radiaciones
Oxidativa
Ambiental
Medio Ambientes Químicos
"Medioambiente" se entiende como la presencia de agentes contaminantes medioambientales.
La degradación implica pérdida de propiedades, pero no necesariamente pérdida de color.Generalmente la degradación viene dada por efectos combinados. Es decir, es común que se produzca una mezcla de acciones degradativas, que puede ser determinadas mediante ensayos, uno de éstos es el visual.
La degradación implica pérdida de propiedades, pero no necesariamente pérdida de color.
En el ensayo visual se analizan características como el color, la transparencia o la resistencia. Cuando un plástico pierde o disminuye la intensidad de alguna de estas propiedades, se confirma visualmente su degradación.
Es importante aclarar que degradación no es disminución de color o de transparencia, sino pérdida de propiedades, ya sean visuales o mecánicas. Aunque en términos generales, con la degradación la resistencia al impacto disminuye.
Cuando se procesa un material, se busca que el efecto de la degradación sea menor como efecto del procesamiento.
Es complicado determinar qué tipo de degradación hace el principal efecto en un proceso degradativo, aunque sí se puede saber qué ha sucedido dentro del plástico.
Si se desea cuantificar o cualificar lo que está sucediendo en el polímero, simplemente se hace una corrida para obtener el espectro del plástico. Espectro, en términos sencillos, es "una huella digital", es decir, gráfico que pertenece única y exclusivamente a la sustancia mediante el aparecimiento de bandas características. Esta información permite, además de determinar qué es el material, identificar la presencia de sustancias dentro de éste.
Para analizar el espectro, el criterio va a ser el aparecimiento y desaparecimiento de bandas características.En el espectro se tiene un primer criterio: la aparición y desaparición de bandas características. Cualquier material tendrá una banda característica a una cierta longitud de onda. De acuerdo a las características del polímero, estas bandas pueden aumentar o desaparecer.
Para analizar el espectro, el criterio va a ser el aparecimiento y desaparecimiento de bandas características.
Por otro lado, la aparición de una banda a una cierta longitud de onda es el efecto de un proceso degradativo.
Es importante saber que muchas veces no se cumple lo que dice en bibliografía, es decir, que si debe aparecer una banda en una determinada longitud de onda, esto no sucede en realidad. Incluso puede suceder todo lo contrario.
La presencia de ciertas sustancias extrañas en el material puede causar comportamientos contrarios, es decir, si en bibliografía dice que la banda después de la degradación debe decrecer, ésta aumenta. Esto pasa cuando, por ejemplo, la banda característica del aditivo está en la misma posición que la correspondiente al polímero, y, por efectos degradativos, la banda del aditivo crece cubriendo a la del polímero que, como consecuencia de la misma degradación, disminuye.


Características del monómero del polietileno:
Derivado del petróleo
Gas incoloro ligeramente dulce, muy inflamable y arde con llama brillante
Altamente reactivo
Forma fácilmente nuevos productos, entro ellos el polietileno
Históricamente el polietileno nació del sometimiento del etileno a altas presiones y temperaturas.
El polietileno presenta dos variedades: polietileno de alta densidad (PEAD/HDPE) y polietileno de baja densidad (PEBD/LDPE).
LDPE Cadena polimérica de más ramificaciones.POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD
LDPE Cadena polimérica de más ramificaciones.
Densidad (0,94 g/ml – 0,97 g/ml).
Se caracteriza por presentar una mayor cantidad de ramificaciones en la cadena principal. Así, cuando las junto, éstas no se empaquetan completamente quedando espacios vacíos, de modo que para una misma masa ocupan un mayor volumen y, consecuentemente, tienen una densidad menor.

Entre sus diversas aplicaciones, están:
Aplicación en forma de láminas (films)
Empacado
Bolsas plásticas
Laminado para agricultura
Tapas
POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD
En un polietileno de alta densidad las cadenas poliméricas son menos ramificadas, más compactas.

Requieren una energía mayor para su fusión. Entre las principales aplicaciones del polietileno están:
Recipientes de tocador (shampoo, aceite, entre otros)
Recipiente de sustancias de limpieza (detergente, blanqueador, y otros)
Tuberías
Láminas para empacar
Tanques de uso industrial
Recordar que los polímeros se caracterizan por su versatilidad, además de que pueden formar copolímeros. Los copolímeros son una ventaja desde el punto de vista del mejoramiento de las propiedades, pero desde la óptica del reciclaje y del costo, es una desventaja.
Para el reciclaje, se debe evaluar las características iniciales del uso del plástico (PROCEDENCIA)Para el reciclaje de polímeros generalmente hay que considerar para qué uso fue destinado el material. La procedencia, o condiciones iniciales del polímero, es el primer factor que se debe analizar cuando se va a hacer reciclado. Luego se piensa en lo que se quiere obtener, a lo que se llegará después del reciclado.
Para el reciclaje, se debe evaluar las características iniciales del uso del plástico (PROCEDENCIA)
Las propiedades del polietileno de alta densidad (HDPE) reciclado dependen de:
Material virgen de partida
Procesamiento del material Condiciones en las que se está haciendo el reciclaje.
La temperatura es un factor muy importante el momento de reciclar polímeros, ya que si se eleva demasiado la temperatura puede suceder que el plástico se degrade

Dentro de las técnicas de reciclado de polietileno de baja densidad, se tiene:
Reciclado Físico
Separación
Molido
Extrusión
Pelletizado
Reciclado Térmico
El criterio para la separación es el tipo de plástico. Generalmente esta separación se hace según el número que se indica en el polímero. Sin embargo, cuando esta identificación no es posible (ya que no siempre es fácil encontrar el número en el envase), se puede obtener el espectro del material o someterlo a un análisis a la llama. Pero si se tiene un cuarto lleno de bolsas, resultaría muy costoso analizar material por material para clasificarlos.
Una opción es clasificar a los plásticos según la marca que en ellos se observa o según su procedencia. Someterlos a pruebas físicas y químicas es también una alternativa para la separación de los materiales. Pero la opción más viable es juntar fundas con fundas y botellas con botellas, es decir, agrupaciones de polímeros con características similares. Así, por ejemplo, se le dice al operario que en un montón coloque a las fundas que suenan cuando son perturbadas y en otro las que no lo hacen. Esta última opción es conveniente cuando los operarios no tienen conocimiento acerca de materiales poliméricos.
Luego de la clasificación inicial, es conveniente hacer un análisis dependiendo del tipo de material que se tenga. Aquí es donde entra la parte técnica. Por ejemplo, la mayoría de envases que se utilizaron para embotellar agua o cola son de PET (polietilentereftalato). Con criterios así se puede ir separando y clasificando al material.
El problema con este método es que se puede llevar a cabo una contaminación cruzada, que se produce cuando un material entra a otro de una línea distinta. Por ejemplo, cuando polietileno entra a la línea de producción de PET. Se pueda dar en cualquier ámbito.
La clasificación que se hace en Ecuador es bastante rudimentaria, artesanal.
Luego de la separación viene la limpieza. El lavado puede darse antes de que se inicie el proceso de reciclado propiamente dicho, o luego de que el proceso comienza. Por lo tanto, pueden presentarse dos fases de lavado:
Primera Fase
La segunda fase de lavado se da generalmente dentro del proceso de extrusión.Remoción de la suciedad poco adherida (visible), como piedras, polvo y etiquetas.
La segunda fase de lavado se da generalmente dentro del proceso de extrusión.
Segunda Fase
Filtración en estado fundido dentro del extrusor por medio de mallas o tamices.
En función del tipo de material que se está reciclando, se definirá el tipo de limpieza.
Luego de la separación, prelavado y lavado, se lleva a cabo una reducción del tamaño del plástico, a fin de que se pueda procesarlo de mejor forma, mediante la molienda. Puede suceder que la molienda se haga antes del lavado, cuando el material está aparentemente limpio.
La molienda es realizada en un molino. El proceso que se sigue es el siguiente: el material ingresa, se muele, se reduce de tamaño y baja para salir por la compuerta inferior.
La reducción del tamaño (molienda) se puede hacer en base seca o base húmeda. Sin embargo, ha surgido una nueva modalidad de molienda llamada Molienda Criogénica, que emplea un compuesto refrigerante (nitrógeno, por ejemplo) que se adiciona al material en función de su clasificación. A partir de ésta se obtiene "polvo" de polímero, por lo que se dice que la molienda criogénica mejora el tamaño de la partícula. El nitrógeno (compuesto refrigerante) hace que el material sea más fácilmente introducido en la extrusora, obteniéndose así una mezcla más homogénea ya que mezclar polvo es menos complicado.
Muchas veces antes de llevar a cabo cualquier proceso del reciclaje, antes de la limpieza incluso, se hace una compactación del material con el objetivo de reducir los costos de transporte y optimizar el espacio. En muchos casos, las empresas se dedican a la compactación del material exclusivamente, luego de la clasificación por supuesto. En muchas plantas de reciclaje, la compactación se realiza luego del lavado y la molienda.
Luego que se ha obtenido el material molido se hace un lavado que, dependiendo de las condiciones, puede llevarse a cabo con un detergente, con sosa o una mezcla de las dos. Para determinar qué material me mejora el rendimiento del lavado, se hace previamente un análisis de laboratorio.
Si el material ha sido lavado luego de la molienda, NECESARIAMENTE debe ser secado. Durante el secado debe tenerse mucha precaución con el tiempo y temperatura del mismo, pues caso contrario pueden alterarse las propiedades del material o, en casos en los que no se controle perfectamente la temperatura, degradarlo.
Posteriormente viene el proceso de extrusión, del cual se obtiene el material polimérico reciclado con forma de "fideos". Se sigue con un enfriamiento, pues el polímero sale del proceso anterior a temperaturas muy altas, luego del cual el material pasa al pelletizador donde se obtiene el pellet o granza. Normalmente el extrusor tiene, a la salida del material, una boca abierta hacia abajo para que el fideo caiga directamente al sistema de enfriamiento.
La idea fundamental de la extrusión es que el material se mezcle bien, pues se funde y, a medida que se va fundiendo se va mezclando. La temperatura de extrusión es muy variable, aunque en la mayor parte de casos oscila entre 300 y 400 .
Dentro del extrusor normalmente existe un canal por el que salen los gases que resultan de la fundición del material. A este canal se lo conecta a una bomba de vacío, que va succionando los gases a medida que se lleva a cabo el proceso. Por otro lado, la boquilla que se tiene al final del extrusor puede cambiar, es decir, en lugar de obtener fideos se puede llegar a films.
Para industrias que reciclan más de un tipo de material polimérico, se corta el material parte del "fideo", que sale de la extrusora inicialmente, antes de que éste ingrese al pelletizador. La causa de este corte se debe a que se produce una contaminación del producto que salió con los residuos del material que fue tratado anteriormente en la misma máquina.
Además, el material que sale de la extrusora al inicio cae hacia el sistema de enfriamiento por acción de la gravedad y, por tanto, se hace más angosto, mientras que la parte del "fideo" que viene a continuación se mueve por estiramiento y no porque tuvo que caer.
Obtenido el pellet o granza, está listo el material para ser procesado y obtenerse así el producto. Al polímero reciclado puede mezclárselo o no con material virgen, dependiendo del grado de degradación que haya sufrido el material.
Una vez que el material ha sido pelletizado, el material puede ser sometido a dos opciones diferentes:
Inyección
Extrusión
Es importante saber que un extrusor es un equipo sumamente caro. Si un extrusor artesanal, hecho de materiales reciclados, cuesta alrededor de $7000, ¿cuánto costará uno nuevo y hecho con los materiales adecuados?

Este proyecto, desarrollado en la Escuela Politécnica Nacional, consistió en determinar las propiedades del polímero reciclado obtenido a partir de las cajas de rollos de fotos de polietileno de alta densidad y de los ya no usados disquetes, de polietileno de alta densidad también, y con ello incrementar el ciclo de vida útil de un producto polimérico a partir de su reciclaje. Sin embargo, a pesar de que los materiales a ser reciclados son muy poco empleados actualmente, lo interesante del trabajo es que plantea a la inyección como un método de obtención de la probeta sobre la cual se harán las pruebas físicas y químicas.
Por eso, es importante entender la diferencia entre la inyección ya la extrusión. En la extrusión el material entra a la extrusora donde, por medio de la aplicación de altas temperaturas, se funde, sale por la boquilla y pasa al sistema de enfriamiento. En la inyección, en cambio, el material es alimentado por una tolva, se funde, llega al molde hasta llenarlo completamente, se enfría y cae. De ahí que la longitud del objeto es menor en una inyectora que en una extrusora.
Fijar las condiciones a para elaborar el producto es tan crítico como la fabricación en sí.Por lo tanto, para la inyección ya se han establecido moldes. Todos los materiales producidos por este método tienen un punto de inyección. Así, es fácil darse cuenta de que las botellas de agua se producen por inyección.
Fijar las condiciones a para elaborar el producto es tan crítico como la fabricación en sí.
Lo que se busca es optimizar el proceso, buscando las mejores condiciones para obtener el producto. De hecho, lo importante no es sólo obtener el producto sino también determinar las características del proceso con las cuales sus propiedades sean buenas.
El proceso, en síntesis, consiste en lo siguiente: se comienza con la recolección y caracterización de los materiales que se van a reciclar. La caracterización del producto es importante también. Se emplea un espectrofotómetro. Posteriormente se procede con la obtención de la probeta o lámina. La probeta se puede obtener por inyección o por troquelado. Es decir, la probeta a la cual se harán las pruebas físicas y mecánicas correspondientes se puede obtener a partir de la fabricación de una lámina a la que se corta o a partir del proceso de inyección, que permite obtener un mayor número de láminas a la vez. Finalmente vienen los ensayos.
MoliendaRecolecciónCaracterizaciónBotellas de PlásticoSelección PreviaCajas de rollos de fotosCajas de rollos de fotos de HDPEPolvo y residuosLavadoSecadoMaterial Limpio y aguaImpurezasAguaAguaMaterial LimpioInyecciónPiezas DañadasPiezas en buen estadoCaracterizaciónTracciónAnálisis EspectrofotométricoMFIFlexiónAplicaciónAcondicionamiento del material
Molienda
Recolección
Caracterización
Botellas de Plástico
Selección Previa
Cajas de rollos de fotos
Cajas de rollos de fotos de HDPE
Polvo y residuos
Lavado
Secado
Material Limpio y agua
Impurezas
Agua
Agua
Material Limpio
Inyección
Piezas Dañadas
Piezas en buen estado
Caracterización
Tracción
Análisis Espectrofotométrico
MFI
Flexión
Aplicación
Acondicionamiento del material
OBJETO DE ESTUDIO: Envases de rollos de fotos, disquetes
El proceso experimental seguido en el trabajo de investigación mencionado es:
Recolección de la materia prima: se colecta de desechos, mediante una separación visual.
Caracterización: la discriminación de los productos también es visual, a partir de los colores de los recipientes y de las tapas de éstos.
Molienda, de la que resultan residuos que son separados
Lavado, con agua potable en este caso. El agua potable es suficiente cuando el material no tiene complicaciones. Se debe asegurar que el material salga con agua potable únicamente.
Secado, previa la determinación de las condiciones del proceso y la construcción de la curva de secado
Hasta el momento se ha llevado a cabo lo que se conoce como acondicionamiento del material.
Inyección, en la cual también es importante determinar las condiciones a las cuales se tratará al material.
Caracterización del producto, mediante pruebas físicas y químicas. Ésta se realiza a partir de la determinación del porcentaje de humedad, el porcentaje de cargas y las propiedades físicas y químicas del polímero. Así se llega a saber qué tan degradado está el material.
Cuando se recicla un material, se espera que las propiedades que se tienen después del proceso sean mejores a las del material antes de reciclarlo.
Una vez llevado a cabo todo el proceso, se determina cuál es la posible aplicación del material. Dicha aplicación puede ser igual a la de la fuente (de donde se obtuvo la materia prima) siempre y cuando el material reciclado no vaya estar en contacto con alimentos y se logren las propiedades que, para dicho fin, sean las adecuadas, embalajes por ejemplo.
Este esquema tiene cierto cuestionamiento, ya que lo que se hace generalmente es buscar un fin y tratar de alcanzarlo. Cuando se fija un fin, se busca las variables necesarias con las cuales llevarlo a cabo. Pero en este proyecto, no se buscó nada específico, sino que una vez obtenido el polímero reciclado se determinó una posible aplicación. Aunque el fin de todo el esquema en este proyecto sea la aplicación, es absolutamente válido.
MEZCLAS
En lo que a reciclaje de materiales se refiere, las mezclas son una opción. Una mezcla se hace con el fin de obtener materiales con mejores características que los iniciales. Sin embargo, mientras se realizan las combinaciones muchas veces se presentan problemas de inmiscibilidad, para lo cual es necesario añadir ciertos pasos al proceso con los cuales se logra superar este problema, pero que aumentan el costo del producto reciclado.

Antes y después del procesamiento, se procede con la caracterización del polímero. La espectroscopía de infrarrojos, una técnica analítica muy eficiente, permite identificar a las bandas características del material, para lo cual se verifica la existencia de bandas, y el aumento o disminución en la intensidad de las bandas.
Cuando se emplea espectroscopía de infrarrojos para caracterizar al material, es muy difícil determinar con qué tipo de material se está tratando. Además, hay que tener mucho cuidado cuando se interpreta el espectro de un polímero, pues no se debe tratar de identificar qué compuesto corresponde a cada banda. Esto porque suelen aparecer en el espectro bandas de las cargas o aditivos presentes en la matriz polimérica.
Por efectos de degradación, producidos a partir de la radiación ultravioleta, la temperatura o el medio ambiente, suelen aparecer nuevos radicales que pueden generar nuevas bandas en el espectro, aumentar o disminuir la intensidad de algunas bandas e incluso pueden desaparecer bandas. Muchas veces se obtiene el espectro del material antes y después de su uso, para ver la variación en las bandas características de estos espectros respecto al espectro del material nuevo.
En otros casos, se suele tomar una muestra de plástico acondicionado, es decir, una parte de la materia prima justo antes de que ésta entre al procesamiento. Esto permite determinar, una vez obtenido el espectro del polímero luego del proceso, el nivel de deterioro que ha sufrido el material por causa del procesamiento.

El ecobalance o política por la cual se toma en cuenta a todos los pilares fundamentales del desarrollo (económico, social y ambiental), debe estar presente en el diseño de cualquier planta de producción, mucho más si dicha planta está relacionada de alguna manera con el reciclaje.
La sociedad exige desde todos los sentidos. Desde los puntos de vista social y económico, cuanto más se produce, se vive mejor. Sin embargo, desde el punto de vista ecológico, mientras más se produce, más residuos se genera, y el objetivo es precisamente generar la menor cantidad de residuos. Frente a todo esto, se debe llegar a un balance, es decir, vivir mejor, producir más y contaminar menos.
Cuando se va a instalar una planta, el fin no debe ser únicamente réditos económicos, sino también se debe pensar en todos los pilares. Nunca poner la parte técnica como única y fundamental.

El monómero utilizado en la obtención del poliestireno (PS) es el estireno o vinil benceno
C6H5-CH=CH3
Estireno
Se lo identifica fácilmente cuando se ve a la espuma flex. Sin embargo, el poliestireno no es aplicable únicamente para las espumas, sino también para la elaboración de otros objetos, como los recipientes utilizados por empresas de aviación para servir la comida, envases de yogurt y las cajas de CDs, por ejemplo.
La fabricación de la espuma flex es un proceso que debe ser muy controlado, ya que si la temperatura no se vigila constantemente, el poliestireno y, con él, toda la fábrica, se puede incendiar.
Esta variación evidente entre la espuma y un recipiente translúcido se explica por el triángulo amoroso que relaciona las propiedades con la microestructura y con el método de transformación, de modo que con la microestructura del poliestireno se van a determinar unas u otras propiedades. Al hablar de microestructura, se habla de tacticidad, es decir, si es táctico o atáctico (no táctico).
De acuerdo a la tacticidad, se definen dos términos:
Distribución Uniforme / Homogénea Sindiotáctico
Distribución No Uniforme / No hay forma Atáctico
Los colchones también se producen con poliestireno. Cada plástico puede tener diferentes usos, en base a las propiedades que se logre del material en su procesamiento.
El poliestireno presenta algunas propiedades importantes:
Resistencia al agua y a ciertos productos químicos, entre éstos, alcoholes, ácidos y detergentes.
Peso molecular variable
Es un material transparente
Frágil
Además, se distinguen algunas propiedades mecánicas que son bastante generales, es decir, no se van a presentar en todos los polímeros poliestirénicos.
Tienen apariencia rígida
Sonido metálico al golpearlo
Relativamente económico
Existen algunas variedades de poliestireno:
Poliestireno de uso general (GPPS): Es transparente, rígido y quebradizo
Poliestireno expandible (EPS): Muy ligero
Poliestireno de alto impacto (HIPS): Resistente y opaco
Como se sabe el poliestireno es un polímero frágil. Para que soporte altos impactos resulta de mezclas que le dan cuerpo y resistencia al material.
El reciclaje de poliestireno tiene una ventaja: la estabilidad térmica le permite un reciclado múltiple, es decir, se puede reciclar poliestireno varias veces. De hecho, se lo puede reciclar 3 o 4 veces sin que las propiedades del material se alteren considerablemente. Esto se puede aplicar en la fabricación de cajas de discos y de accesorios para máquinas de venta automática.
El poliestireno reciclado es ampliamente utilizado en agricultura, ya sea como sustrato para plantas, para evitar la pérdida de suelos muy sueltos o para facilitar el drenaje y el compostaje.

El polietilen tereftalato (PET) presenta una ventaja importante: alta resistencia a los gases, sobre todo al paso de dióxido de carbono y oxígeno. Esto lo hace idóneo para emplearlo como recipiente o envase de bebidas gaseosas.
Otras de las propiedades importantes del PET son:
Gran transparencia y brillo
Muy buenas propiedades mecánicas. De hecho, si se deja caer una botella de PET, no se va a romper fácilmente
Buena resistencia química
Compatible para el contacto con alimentos
Compatible no significa inerte. En los plásticos, la desventaja es que con el transcurrir del tiempo, los aditivos y las cargas tienden a migrar hacia la superficie
El PET presenta buenas características si se lo somete a un reciclado mecánico. Sin embargo, en una mezcla con PVC, se descompone produciendo una degradación del material reciclado. Por tal motivo, si se logra identificar la presencia de PVC en un objeto de PET a ser reciclado, el proceso de reciclaje se torna bastante complicado y, más bien, conviene una separación previa del material.
El reciclaje de PET también presenta dificultades en presencia de sosa, que muchas veces proviene del detergente empleado en el lavado del material dentro de lo que constituye el proceso de reciclaje o de su uso inicial. Es así que la materia prima de PET a ser reciclada debe ser enjuagada muy bien.
Si el material se degrada durante el proceso de reciclaje, pudo ser consecuencia de la presencia de sosa.

Algunas de las propiedades que presenta el policloruro de vinilo (PVC) son:
Buena resistencia al paso de gases y vapores
Buena resistencia química
Altas propiedades mecánicas
Estas tres propiedades son las que lo hace un material excelente para tuberías.
Existen básicamente dos tipos de policloruro de vinilo (PVC):
PVC Rígido
PVC Flexible
El problema con el reciclaje de PVC es que necesariamente se deben adicionar ciertos aditivos para mejorar el procesamiento. Además, el monómero es una sustancia cancerígena, por lo que el cuidado con este tipo de material debe ser máximo.
El material reciclado se puede emplear para la misma aplicación o uso que tenía inicialmente.
Microestructura

Propiedades

Métodos de Transformación

Reducción de Fuentes Contaminantes
Reciclaje
Tratamiento
Confinamiento