Botellas usadas clasificadas por color y en fardos
HDPE recuperado listo para reciclar
Una regadera hecha con botellas recicladas
El reciclaje de plástico es el procesamiento de desechos plásticos para convertirlos en otros productos. [1] [2] [3] El reciclaje puede reducir la dependencia de los vertederos , conservar recursos y proteger el medio ambiente de la contaminación plástica y las emisiones de gases de efecto invernadero . [4] [5] Las tasas de reciclaje están por detrás de las de otros materiales recuperables, como el aluminio , el vidrio y el papel . Desde el inicio de la producción de plástico hasta 2015, el mundo produjo alrededor de 6.300 millones de toneladas de desechos plásticos, de los cuales solo el 9% se ha reciclado y solo aproximadamente el 1% se ha reciclado más de una vez. [6] Del resto de los desechos, el 12% se incineró y el 79% se envió a vertederos o se perdió en el medio ambiente como contaminación. [6]
Casi todo el plástico no es biodegradable y, si no se recicla, se esparce por el medio ambiente [7] [8] , donde provoca contaminación plástica . Por ejemplo, en 2015, aproximadamente 8 millones de toneladas de desechos plásticos ingresan a los océanos anualmente, dañando los ecosistemas oceánicos y formando parches de basura oceánica . [9]
Casi todo el reciclaje es mecánico e implica la fusión y la transformación del plástico en otros elementos. Esto puede provocar la degradación de los polímeros a nivel molecular y requiere que los residuos se clasifiquen por color y tipo de polímero antes del procesamiento, lo que suele ser complicado y costoso. Los errores pueden dar lugar a un material con propiedades inconsistentes, lo que lo hace poco atractivo para la industria. [10] Aunque la filtración en el reciclaje mecánico reduce la liberación de microplásticos, incluso los sistemas de filtración más eficientes no pueden evitar la liberación de microplásticos en las aguas residuales. [11] [12]
En el reciclaje de materias primas, los desechos plásticos se convierten en sus sustancias químicas iniciales, que luego pueden convertirse en plástico nuevo. Esto implica mayores costos de energía y capital . Alternativamente, el plástico se puede quemar en lugar de combustibles fósiles en instalaciones de recuperación de energía , o se puede convertir bioquímicamente en otras sustancias químicas útiles para la industria. [13] En algunos países, la quema es la forma dominante de eliminación de desechos plásticos, en particular donde existen políticas de desviación de vertederos .
Se ha defendido desde principios de la década de 1970, [14] pero debido a los desafíos económicos y técnicos, no afectó la gestión de los residuos plásticos en una medida significativa hasta finales de la década de 1980. La industria del plástico ha sido criticada por presionar para la expansión de los programas de reciclaje, incluso cuando la investigación mostró que la mayoría del plástico no podría reciclarse económicamente. [15] [16] [17] [18] Esto ha dado lugar a ocasiones en las que los residuos plásticos arrojados a los contenedores de reciclaje no se han reciclado y se han tratado como residuos generales. [19]
Los movimientos ambientalistas globales de los años 1960 y 1970 llevaron a la formación de agencias ambientales ( EPA , 1970), UE ( DG ENV , 1973), Australia ( EPA , 1971) y Japón ( JEA 1971). La conciencia ambiental puso los desechos plásticos bajo escrutinio. [14] El primer esfuerzo para reducir la contaminación plástica fue posiblemente los acuerdos MARPOL de 1973 y 1978 , cuyo Anexo V prohibía el vertido de plásticos en los océanos.
Cabildeo de la industria
Las Girl Scouts en una campaña de limpieza de Keep American Beautiful en 1970. La campaña Keep American Beautiful fue una campaña de lavado de imagen ecológica por parte de las industrias de plásticos y otras industrias contaminantes fundadas en la década de 1970 para tratar de desplazar la responsabilidad de la contaminación plástica y otros desechos de envases desechables a los consumidores como " basura" . [20]
A medida que se ampliaron las regulaciones, la industria del plástico respondió con lobby para preservar sus intereses comerciales. En los EE. UU., la Ley de Recuperación de Recursos de 1970 dirigió al país hacia el reciclaje y la recuperación de energía. [14] En 1976, hubo más de mil intentos de aprobar leyes para prohibir o gravar los envases, incluidos los plásticos. [21] La industria del plástico respondió con lobby para que el plástico se reciclara. Organizaciones como Keep America Beautiful llevaron a cabo una campaña de 50 millones de dólares por año con el mensaje de que el plástico podía y debía reciclarse, [15] [17] así como también presionaron para el establecimiento del reciclaje en la acera . [22]
Sin embargo, el plástico no podía reciclarse de forma económica utilizando la tecnología de la época. Por ejemplo, un informe de abril de 1973 escrito por científicos de la industria afirmaba que "no es posible recuperar productos obsoletos" y que "se produce una degradación de las propiedades y el rendimiento de la resina durante la fabricación inicial, a través del envejecimiento y en cualquier proceso de recuperación". El informe concluía que la clasificación del plástico era "inviable". Los informes científicos contemporáneos destacaban numerosas barreras técnicas. [23] [24] [25] [26] [27]
Hasta la década de 1980, cuando aumentaron las tasas de incineración , casi todos los residuos plásticos se eliminaban en vertederos . Aunque se conocía una tecnología mejor, [28] esos primeros incineradores a menudo carecían de cámaras de combustión avanzadas o sistemas de control de emisiones, lo que provocaba la liberación de dioxinas y compuestos similares a las dioxinas . [29]
A finales de los años 1980, el reciclaje de plástico comenzó a tomar forma. En 1988, la Sociedad de la Industria del Plástico de Estados Unidos creó el Consejo para Soluciones para Residuos Sólidos como asociación comercial para promover la idea del reciclaje de plástico entre el público. [30] La asociación presionó a los municipios estadounidenses para que lanzaran o expandieran programas de recolección de residuos plásticos y presionó a los estados de Estados Unidos para que exigieran el etiquetado de los envases y productos de plástico con símbolos de reciclaje. [15] [17]
La globalización durante la década de 1990 incluyó la exportación de desechos plásticos desde economías avanzadas a países en desarrollo y de ingresos medios, donde podían clasificarse y reciclarse a un costo menor. El comercio anual de desechos plásticos aumentó rápidamente a partir de 1993 como parte del comercio mundial de desechos . [31]
Muchos gobiernos consideran que los artículos son reciclados si se han exportado con ese fin, independientemente del resultado real. Esta práctica se ha denominado dumping ambiental , ya que las leyes ambientales y su aplicación son generalmente más débiles en las economías menos desarrolladas. [32] [33] En 2016 , se exportaron alrededor de 14 Mt de desechos plásticos, de los cuales China se llevó 7,35 Mt. [31] Gran parte de esto era plástico mixto de baja calidad que terminó en vertederos. Sin embargo, el plástico reciclado se utiliza ampliamente en la fabricación en China, y los desechos plásticos importados se procesaron predominantemente mediante un procesamiento de baja tecnología. Los países de altos ingresos como Alemania, Japón, el Reino Unido y los Estados Unidos fueron los principales exportadores. [34]
En 2017, China comenzó a restringir las importaciones de desechos plásticos a través de la Operación Espada Nacional . Los exportadores terminaron exportando a otros países, principalmente del sudeste asiático, como Vietnam y Malasia, pero también a Turquía e India. [35] [36] Indonesia, Malasia y Tailandia reaccionaron a las importaciones ilegales de desechos plásticos reforzando los controles fronterizos. Los contenedores importados ilegalmente fueron repatriados o se les negó la entrada. En consecuencia, los contenedores de desechos plásticos se acumularon en los puertos. [34]
Dadas las limitadas opciones de exportación, la atención se centró en soluciones locales. La propuesta de responsabilidad ampliada del productor impondría impuestos a los productores de plástico para subsidiar a los recicladores. [37]
En 2019, el comercio internacional de desechos plásticos pasó a estar regulado por el Convenio de Basilea . En virtud de este Convenio, cualquier Parte puede decidir prohibir las importaciones de desechos plásticos peligrosos y, desde el 1 de enero de 2021, de algunos desechos plásticos mixtos. Las Partes en el Convenio deben garantizar una gestión ambientalmente racional de sus desechos, ya sea a través de importadores alternativos o aumentando la capacidad. [34]
La pandemia de COVID-19 redujo temporalmente el comercio de residuos plásticos, debido en parte a la menor actividad en las instalaciones de gestión de residuos, las interrupciones en el transporte marítimo y los bajos precios del petróleo que redujeron el costo del plástico virgen y hicieron que el reciclaje fuera menos rentable. [34]
Evolución estratégica de la Unión Europea
El "Plan de acción" de la Comisión Europea para una economía circular, adoptado en diciembre de 2015, consideró que los plásticos eran una prioridad estratégica para el desarrollo de acciones de economía circular. En 2017, la Comisión adoptó un enfoque adicional sobre la producción y el uso de plástico, con el objetivo de lograr que todos los envases de plástico sean reciclables para 2030. Posteriormente, la Comisión publicó un documento estratégico en enero de 2018 que establecía una "visión ambiciosa" y una oportunidad para la acción global en materia de reciclaje de plástico. [10]
Tasas de producción y reciclaje
Cantidades globales de plástico producidas y eliminadas anualmente (1950-2015), que muestran las cantidades estimadas eliminadas mediante vertederos, reciclaje e incineración.
Se estima que la cantidad total de plástico producido en todo el mundo, hasta 2015, fue de 8.300 millones de toneladas (Bt). [6] Aproximadamente 6,3 Bt de esta cantidad se descartaron como desechos, de los cuales alrededor del 79% se acumuló en vertederos o en el medio ambiente natural, el 12% se incineró y el 9% se recicló: solo el ~1% de todo el plástico se ha reciclado más de una vez. [6] Más recientemente, a partir de 2017, solo el 9% de los 9 Bt de plástico producidos se recicló. [38] [39]
En 2015, la producción mundial había alcanzado unos 381 millones de toneladas (Mt) por año. [6] La tasa de reciclaje ese año fue del 19,5%, mientras que el 25,5% se incineró y el 55% restante se eliminó, en gran parte en vertederos. Estas tasas están por debajo de las de otros materiales reciclables, como el papel, el metal y el vidrio. Aunque el porcentaje de material reciclado o incinerado aumenta cada año, el tonelaje de residuos residuales también sigue aumentando. La producción podría alcanzar ~800 Mt por año para 2040, aunque la implementación de todas las intervenciones factibles podría reducir la contaminación por plástico en un 40% con respecto a las tasas de 2016. [40]
Las tasas de reciclaje varían según el tipo de plástico. Se utilizan varios tipos, cada uno con propiedades químicas y físicas diferentes. Esto afecta los costos de clasificación y reprocesamiento, lo que a su vez afecta el valor y el tamaño del mercado de los materiales recuperados. [41] El PET y el HDPE tienen las tasas de reciclaje más altas, mientras que el poliestireno y el poliuretano rara vez se reciclan. [42]
Una de las razones de los bajos niveles de reciclaje de plástico es la escasa demanda, dadas las propiedades deficientes o inconsistentes de los materiales. [10] El porcentaje de plástico que se puede reciclar por completo, en lugar de reciclarlo o desperdiciarlo, se puede aumentar si los fabricantes minimizan la mezcla de materiales de embalaje y eliminan los contaminantes. La Asociación de Recicladores de Plásticos ha publicado una "Guía de diseño para la reciclabilidad". [43]
Los productos de consumo de plástico que se producen con mayor frecuencia incluyen envases fabricados con LDPE (por ejemplo, bolsas, contenedores, películas para envasar alimentos ), envases fabricados con HDPE (por ejemplo, botellas de leche, botellas de champú, tarrinas de helado) y PET (por ejemplo, botellas para agua y otras bebidas). En conjunto, estos productos representan alrededor del 36% de la producción de plástico. El uso de plásticos en la construcción, los textiles, el transporte y los equipos eléctricos representa otra parte sustancial del mercado de plásticos. [44]
Datos regionales
El consumo de plástico difiere entre países y comunidades, aunque se encuentra en casi todas partes. En 2022, los países de América del Norte ( TLCAN ) representaban el 21% del consumo mundial de plástico, seguidos de cerca por China (20%) y Europa Occidental (18%). En América del Norte y Europa, el consumo de plástico per cápita fue de 94 kg y 85 kg/cápita/año, respectivamente. China alcanzó los 58 kg/cápita/año. [44]
En 2012, se recogieron en la Unión Europea 25,2 Mt de residuos plásticos posconsumo. De ellos, más del 60% (15,6 Mt) se recuperaron y el 40% (9,6 Mt) se eliminaron como residuos sólidos urbanos (RSU). De los 15,6 Mt de residuos plásticos recuperados, alrededor de 6,6 Mt se reciclaron, mientras que el resto probablemente se utilizó como combustible derivado de residuos (CDR) o se incineró en incineradores de RSU con recuperación de energía (alrededor de 9 Mt). Europa es líder en reciclaje de plásticos, reutilizando alrededor del 26%. [45]
Las actividades de reciclaje de los mayores productores de residuos plásticos son las que tienen mayor efecto sobre los promedios mundiales. Se trata de una combinación de economías avanzadas y grandes países en desarrollo. Algunos publican estadísticas oficiales sobre sus tasas de reciclaje de plástico, mientras que otros pueden publicar datos parciales, generalmente limitados a los centros de población, lo que dificulta realizar comparaciones precisas, especialmente porque las tasas de reciclaje publicadas varían.
* Aunque formalmente no se trata de un país, la legislación que afecta al reciclaje suele elaborarse a nivel de la UE.
Códigos de identificación
Generación mundial de residuos plásticos por tipo de polímero. Los colores indican reciclabilidad:
El azul se recicla ampliamente
El amarillo a veces se recicla
El rojo no suele reciclarse
Muchos artículos de plástico llevan símbolos que identifican el tipo de polímero del que están hechos. Estos códigos de identificación de resina (RIC) se utilizan a nivel internacional. [51] Fueron desarrollados en 1988 por la Sociedad de la Industria del Plástico (ahora la Asociación de la Industria del Plástico ) en los Estados Unidos, pero desde 2008 han sido administrados por la organización de estándares ASTM International . [51]
Los RIC no son obligatorios en todos los países, pero muchos productores marcan voluntariamente sus productos. Más de la mitad de los estados de EE. UU. han promulgado leyes que exigen que los productos plásticos sean identificables. [52] Los siete códigos incluyen seis para los plásticos básicos más comunes y uno como cajón de sastre. La UE mantiene una lista similar de nueve códigos que también incluye ABS y poliamidas . [53] Los RIC se basan en el símbolo de reciclaje , pero han suscitado críticas, ya que implican que los artículos marcados siempre son reciclables cuando esto puede no ser cierto. [54]
Los RIC no son particularmente importantes para el reciclaje de flujo único , ya que estas operaciones están cada vez más automatizadas. Sin embargo, en algunos países, los ciudadanos deben separar sus desechos plásticos según el tipo de polímero antes de su recolección. Por ejemplo, en Japón, las botellas de PET se recolectan por separado para su reciclaje.
Composición de los residuos
Los desechos plásticos están compuestos por varios tipos de polímeros. [6] [67] Las poliolefinas constituyen casi el 50% de todos los desechos plásticos y más del 90% de los desechos están hechos de polímeros termorreablandantes , que pueden volver a fundirse.
Recolección y clasificación
Fardos de botellas PET clasificadas por colores (azules, transparentes y verdes) Olomouc, República Checa.Separación manual de residuos mezclados (2 min).Botellas de PET mixtas trituradas en una paca.
El reciclaje comienza con la recogida y clasificación de los residuos. En muchos países se realiza la recogida en la acera. Los residuos se envían a una planta de recuperación de materiales o a una planta de tratamiento térmico de materiales , donde se separa el plástico, se lo limpia y se lo clasifica para su venta. Los materiales no aptos se envían a un vertedero o a una incineradora. Estas operaciones representan una gran proporción de los costes financieros y energéticos asociados al reciclaje.
La clasificación del plástico es más complicada que la de otros materiales reciclables porque se presenta en una mayor variedad de formas. Por ejemplo, el vidrio se separa en tres corrientes (transparente, verde y ámbar), los metales suelen ser acero o aluminio y se pueden separar utilizando imanes o separadores de corrientes de Foucault , y el papel suele clasificarse en una sola corriente.
Seis tipos de polímeros básicos representan aproximadamente el 75% de los desechos plásticos, y el resto comprende una gran variedad de tipos de polímeros, incluidos poliuretanos y fibras sintéticas con una variedad de estructuras químicas. Los artículos hechos del mismo tipo de polímero pueden ser incompatibles entre sí según los aditivos que contengan. Los aditivos son compuestos mezclados en plásticos para mejorar el rendimiento e incluyen estabilizadores , rellenos y, lo más importante, tintes . [70] Los plásticos transparentes tienen el mayor valor, ya que pueden teñirse después del reciclaje, mientras que el plástico negro o de colores fuertes es mucho menos valioso, porque afecta el color del producto final. Por lo tanto, el plástico generalmente se clasifica tanto por tipo de polímero como por color.
Se han desarrollado diversos enfoques y tecnologías de clasificación. [1] Se pueden combinar de diversas maneras. [71] En la práctica, ningún enfoque es 100% efectivo. [72] [73] [71] La precisión de la clasificación varía entre recicladores, lo que genera un mercado en el que los productos están poco estandarizados. Esta inconsistencia es otra barrera para el reciclaje.
Separación manual
La clasificación manual es el método más antiguo y sencillo. En los países en desarrollo, esta tarea puede ser realizada por recolectores de residuos , mientras que en un centro de reciclaje, los trabajadores toman los artículos de una cinta transportadora. Requiere niveles bajos de tecnología e inversión, pero tiene altos costos laborales. Aunque muchos artículos de plástico tienen códigos de identificación, los trabajadores rara vez tienen tiempo para buscarlos, lo que genera problemas de ineficiencia e inconsistencia. Incluso las instalaciones avanzadas cuentan con recolectores manuales para solucionar problemas y corregir errores de clasificación. [71] Las condiciones de trabajo pueden ser insalubres. [74]
Separación por densidad
Los plásticos se pueden separar aprovechando las diferencias en sus densidades. En este enfoque, el plástico primero se muele en copos de un tamaño similar, se lava y se somete a una separación por gravedad . [76] Esto se puede lograr utilizando un clasificador de aire o un hidrociclón , o mediante el método de flotación-hundimiento húmedo. [77] Estos enfoques proporcionan una clasificación parcial, ya que algunos polímeros tienen una densidad similar. [76] El polipropileno (PP) y el polietileno (PE) son similares, al igual que el tereftalato de polietileno (PET), el poliestireno (PS) y el PVC . Además, si el plástico contiene rellenos , esto puede afectar su densidad. [78] La fracción más ligera de PP y PE se conoce como poliolefina mixta (MPO) y se puede vender como un producto de bajo valor, [79] la fracción de plásticos mixtos más pesada normalmente no es reciclable.
Separación electrostática
En los separadores electrostáticos, se utiliza el efecto triboeléctrico para cargar eléctricamente las partículas de plástico; los distintos polímeros se cargan en diferentes grados. A continuación, se hacen pasar a través de un campo eléctrico que los desvía en función de su carga y los dirige hacia los colectores adecuados. Al igual que en la separación por densidad, las partículas deben estar secas y ser uniformes en tamaño y forma. [80] La separación electrostática puede ser complementaria a la separación por densidad, lo que permite la separación completa de los polímeros, [81] aunque sean de colores mezclados.
Separación basada en sensores
Una planta de reciclaje avanzada que utiliza separación óptica
Este método está en gran medida automatizado e implica varios sensores conectados a una computadora, que analiza los artículos y los dirige a los conductos o cintas apropiados. [82] La espectroscopia de infrarrojo cercano se puede utilizar para distinguir los tipos de polímeros, [83] aunque los plásticos negros o de colores fuertes, así como los materiales compuestos como el papel recubierto de plástico y los envases multicapa , pueden dar lecturas engañosas. La clasificación óptica , como los clasificadores de color o las imágenes hiperespectrales, pueden luego dividir por color. La separación basada en sensores es más cara de instalar, pero tiene las mejores tasas de recuperación y produce productos de mayor calidad. [71]
Chatarra
Los desechos plásticos son desechos industriales (a veces denominados resinas postindustriales) o desechos de consumo . Los desechos se generan durante la producción y, por lo general, se manejan de manera diferente. [84] Puede incluir rebabas , recortes, mazarotas y rechazos. Como se recogen en el punto de fabricación, están limpios, son de un tipo y grado conocidos y son valiosos. Como los desechos se comercializan principalmente de manera privada, a menudo no se incluyen en las estadísticas oficiales. [84]
Reciclaje mecánico
Compatibilización de polímeros
La mayor parte de los residuos plásticos están compuestos de polímeros termorreablandables , que pueden volver a fundirse y transformarse en nuevos artículos mediante el reciclaje mecánico. A nivel mundial, esta es, con diferencia, la forma de reciclaje más común y en muchos países es el único tipo que se practica. Es la técnica más sencilla y económica. Tiene una huella de carbono menor que otros procesos. [85] Sin embargo, varios factores pueden reducir la calidad del producto final, lo que limita su aplicabilidad. [85]
Los plásticos se funden a cualquier temperatura entre 150 y 320 °C (300 y 610 °F), dependiendo del tipo de polímero. [76] Esto es suficiente para causar reacciones químicas no deseadas que degradan el resultado. [86] Esto puede producir compuestos volátiles de bajo peso molecular , que pueden impartir sabor u olor indeseables, así como decoloración. Los aditivos pueden acelerar esta degradación. Por ejemplo, los aditivos oxobiodegradables , destinados a mejorar la biodegradabilidad del plástico, también aumentan el grado de degradación térmica. [87] [88] Los retardantes de llama también pueden tener efectos no deseados. [89] La calidad del producto también depende en gran medida de lo bien que se haya clasificado el plástico. Muchos polímeros son inmiscibles entre sí cuando se funden y se separan en fases (como el aceite y el agua) durante el reprocesamiento. Los productos hechos a partir de tales mezclas contienen límites entre los diferentes polímeros con una cohesión débil a través de estos límites, lo que compromete las propiedades mecánicas. En casos más extremos, los polímeros pueden degradarse entre sí, particularmente el PVC, ya que puede generar cloruro de hidrógeno que afecta fuertemente a los polímeros de condensación como el PET. [90]
Muchos de estos problemas tienen soluciones tecnológicas, aunque conllevan un coste financiero. Los estabilizadores de polímeros avanzados pueden utilizarse para proteger los plásticos del estrés del reprocesamiento térmico. [91] [92] Los productos de degradación volátiles pueden eliminarse mediante una variedad de técnicas de desvolatilización . Los retardantes de llama pueden eliminarse mediante un tratamiento químico, [93] mientras que los aditivos metálicos dañinos pueden volverse inertes con desactivadores . Finalmente, las propiedades de los plásticos mixtos pueden mejorarse mediante el uso de compatibilizadores. [94] [95] Estos son compuestos que mejoran la miscibilidad entre los tipos de polímeros para dar un producto más homogéneo , con mejor cohesión interna y propiedades mecánicas mejoradas. Son moléculas pequeñas que poseen dos regiones químicas, cada una de las cuales es compatible con un cierto polímero. Esto les permite actuar como clavos o tornillos moleculares, anclando los polímeros entre sí. Como resultado, los compatibilizadores normalmente se limitan a sistemas dominados por dos tipos particulares de plástico y no son rentables para mezclas heterogéneas. Ningún compatibilizador resuelve todas las combinaciones de plásticos. Incluso con estas tecnologías, resulta especialmente difícil reciclar el plástico para que pueda cumplir con los estándares de contacto con alimentos .
Reciclaje de circuito cerrado
En el ciclo cerrado , o reciclaje primario, el plástico usado se recicla infinitamente para convertirlo en nuevos artículos de la misma calidad y tipo. Por ejemplo, convertir botellas de bebidas en botellas de bebidas. Puede considerarse un ejemplo de economía circular . El reciclaje mecánico continuo de plástico sin reducción de la calidad es un desafío debido a la degradación acumulativa de polímeros [96] y al riesgo de acumulación de contaminantes. En 2013, solo el 2% de los envases de plástico se reciclaron en un ciclo cerrado. [97] Aunque se ha investigado el reciclaje de ciclo cerrado para muchos polímeros, [96] hasta la fecha el único éxito industrial es con el reciclaje de botellas de PET . [98] Esto se debe a que la degradación de polímeros en PET a menudo es reparable. Las cadenas de polímeros de PET tienden a escindirse en sus grupos éster y los grupos alcohol y carboxilo que quedan por esto se pueden volver a unir mediante el uso de agentes químicos llamados extensores de cadena. [99] El dianhídrido piromelítico es uno de esos compuestos.
Reciclaje de circuito abierto
Esta bolsa de plástico reutilizable se ha fabricado a partir de botellas de plástico recicladas. Es un ejemplo de reciclaje de circuito abierto.
En el reciclaje de circuito abierto, también conocido como reciclaje secundario o downcycling , la calidad del plástico se reduce cada vez que se recicla, de modo que el material finalmente se vuelve no reciclable. Es el tipo más común. [97] El reciclaje de botellas de PET para convertirlas en vellón u otras fibras es un ejemplo común y representa la mayor parte del reciclaje de PET. [100] La evaluación del ciclo de vida muestra que tiene un beneficio ecológico. [101] [3] [100] El reciclaje puede desplazar la demanda de plástico nuevo. [102] Sin embargo, si se utiliza para producir artículos que de otro modo no se habrían fabricado, entonces no está desplazando la producción y es de poco o ningún beneficio para el medio ambiente.
La reducción de la calidad del polímero se puede compensar mezclando materiales reciclados y nuevos. Los plásticos compatibilizados se pueden utilizar como reemplazo de material virgen, ya que es posible producirlos con el índice de flujo de fusión correcto necesario para obtener buenos resultados. [103] Los plásticos mixtos de baja calidad se pueden reciclar en un circuito abierto, aunque la demanda de tales productos es limitada. Cuando se mezclan durante el reprocesamiento, el resultado suele ser un marrón oscuro poco atractivo. Estas mezclas se utilizan como muebles de exterior o madera plástica . Como el material es débil, pero de bajo costo, se produce en tablones gruesos para proporcionar resistencia al material.
Termoestables
Aunque los polímeros termoendurecibles no se funden, se han desarrollado tecnologías para reciclarlos mecánicamente. Esto suele implicar la descomposición del material en pequeñas partículas (migajas), que luego se pueden mezclar con un agente aglutinante para formar un material compuesto. Por ejemplo, los poliuretanos se pueden reciclar como espuma de migajas reconstituida. [104] [105]
Reciclaje de materia prima
En el reciclaje de materias primas, también llamado reciclaje químico o reciclaje terciario, los polímeros se reducen a sus bloques químicos de construcción ( monómeros ), que luego pueden polimerizarse nuevamente en plásticos nuevos. [106] [107] [108] En teoría, esto permite un reciclaje casi infinito; ya que las impurezas, aditivos, tintes y defectos químicos se eliminan por completo con cada ciclo. [109] [110] En la práctica, el reciclaje químico es mucho menos común que el reciclaje mecánico. La implementación es limitada porque aún no existen tecnologías para despolimerizar de manera confiable todos los polímeros a escala industrial y también porque los costos de equipo y operación son mucho más altos. En 2018, Japón tuvo una de las tasas más altas del mundo con ~4%, en comparación con el 23% de reciclaje mecánico, [111] en el mismo período, Alemania, otro reciclador importante, informó una tasa de reciclaje de materias primas del 0,2%. [112] La despolimerización, purificación y repolimerización del plástico también puede requerir un uso intensivo de energía, lo que hace que la huella de carbono del reciclaje de materia prima sea normalmente mayor que la del reciclaje mecánico. [85] El PET, el PU y el PS se despolimerizan comercialmente en distintos grados, [109] pero el reciclaje de materia prima de poliolefinas, que constituyen casi la mitad de todos los plásticos, es mucho más limitado. [110]
Despolimerización térmica
Algunos polímeros como el PTFE , el poliestireno, el nailon 6 y el polimetilmetacrilato (PMMA) sufren una despolimerización térmica cuando se calientan a temperaturas suficientemente altas. [113] Las reacciones son sensibles a las impurezas y requieren residuos limpios y bien clasificados para producir un buen producto. Incluso entonces, no todas las reacciones de despolimerización son completamente eficientes y a menudo se observa cierta pirólisis competitiva ; por lo tanto, los monómeros requieren purificación antes de su reutilización. El reciclaje de poliestireno como materia prima se ha comercializado, [110] pero la capacidad global sigue siendo bastante limitada.
Despolimerización química
Los polímeros de condensación que contienen grupos escindibles, como ésteres y amidas, pueden despolimerizarse completamente mediante hidrólisis o solvólisis . Este puede ser un proceso puramente químico, pero también puede ser promovido por enzimas como la PETasa . [114] [115] Estas tecnologías tienen menores costos de energía que la despolimerización térmica, pero no están disponibles para todos los polímeros. El tereftalato de polietileno ha sido el polímero más estudiado, [116] y ha alcanzado escala comercial. [109]
Recuperación de energía
Montones de basura, incluidas grandes cantidades de plástico, en un incinerador de Ko Tao (Tailandia). Los incineradores bien regulados reducen las toxinas nocivas que se liberan durante el proceso de combustión, pero no todo el plástico se quema en instalaciones adecuadas.
La recuperación de energía, también llamada reciclaje de energía o reciclaje cuaternario, implica la quema de desechos plásticos en lugar de combustibles fósiles para la producción de energía. [117] [4] Está incluido en los datos de reciclaje informados por muchos países, [118] [119] aunque la UE no lo considera reciclaje. [120] Es distinto de la incineración sin recuperación de energía, que históricamente es más común, pero que no reduce ni la producción de plástico ni el uso de combustibles fósiles.
La recuperación de energía es a menudo el método de gestión de residuos de último recurso, una posición que anteriormente ocupaban los vertederos. En las zonas urbanas, la falta de sitios adecuados para nuevos vertederos puede impulsar esto, [121] pero también está impulsado por la regulación, como la Directiva de vertederos de la UE u otras políticas de desviación de vertederos . En comparación con las otras opciones de reciclaje, su atractivo es en gran medida económico. Si se utilizan las tecnologías correctas, entonces no es necesario separar los plásticos, ni de otros residuos sólidos municipales (basura), lo que reduce los costos. En comparación con el mercado a veces variable de los reciclables, la demanda de electricidad es universal y mejor entendida, lo que reduce el riesgo financiero percibido . Como medio de gestión de residuos, es muy eficaz, reduciendo el volumen de residuos en aproximadamente un 90%, y los residuos se envían al vertedero o se utilizan para hacer bloques de hormigón . Aunque sus emisiones de CO 2 son altas, es difícil comparar su deseabilidad ecológica general con otras tecnologías de reciclaje. [3] Por ejemplo, si bien el reciclaje reduce en gran medida las emisiones de gases de efecto invernadero en comparación con la incineración, es una forma costosa de lograr estas reducciones en comparación con la inversión en energía renovable . [122]
Los desechos plásticos pueden quemarse como combustible derivado de residuos (CDR) o pueden convertirse químicamente en un combustible sintético primero. En cualquiera de los dos enfoques, el PVC debe excluirse o compensarse mediante la instalación de tecnologías de decloración, ya que genera grandes cantidades de cloruro de hidrógeno (HCl) cuando se quema. Esto puede corroer el equipo y causar una cloración indeseable de los productos combustibles. [123] La quema se ha asociado durante mucho tiempo con la liberación de dioxinas dañinas y compuestos similares a las dioxinas , sin embargo, estos peligros pueden reducirse mediante el uso de quemadores avanzados y sistemas de control de emisiones. La incineración con recuperación de energía sigue siendo el método más común, mientras que las tecnologías más avanzadas de conversión de residuos en combustible, como la pirólisis , se ven obstaculizadas por obstáculos técnicos y de costo. [121] [124]
Residuos convertidos en combustible
Los residuos plásticos mixtos se pueden despolimerizar para dar un combustible sintético. Este tiene un valor calorífico superior al del plástico inicial y se puede quemar de forma más eficiente, aunque sigue siendo menos eficiente que los combustibles fósiles. [125] Se han investigado varias tecnologías de conversión, de las cuales la pirólisis es la más común. [126] [127] La conversión puede tener lugar como parte de la incineración en un ciclo IGC , pero a menudo el objetivo es recoger el combustible para venderlo. La pirólisis de plásticos mixtos puede dar una mezcla bastante amplia de productos químicos (entre 1 y 15 átomos de carbono) incluyendo gases y líquidos aromáticos . [128] [129] [130] Los catalizadores pueden dar un producto mejor definido con un mayor valor. [131] [132] [133] Los productos líquidos se pueden utilizar como combustible diésel sintético , [134] con producción comercial en varios países. [135] El análisis del ciclo de vida muestra que la conversión de plástico en combustible puede desplazar a los combustibles fósiles y reducir las emisiones netas de gases de efecto invernadero (~15% de reducción). [136]
En comparación con la práctica generalizada de la incineración, las tecnologías de conversión de plástico en combustible han tenido dificultades para volverse económicamente viables. [126] [137]
El uso de plásticos recuperados en materiales de ingeniería está ganando terreno. [140] El plástico molido se puede utilizar como agregado de construcción o material de relleno en ciertas aplicaciones. [141] [142] Aunque generalmente no es adecuado en el hormigón estructural, la inclusión de plástico en el hormigón asfáltico (formando asfalto cauchutado ), la subbase y el aislamiento reciclado puede ser beneficiosa. [143] Un ejemplo de esto es la construcción de carreteras de plástico . Estas pueden estar hechas completamente de plástico o pueden incorporar cantidades significativas de plástico. La práctica es popular en la India, que en 2021 había construido unos 700 km (435 millas) de carreteras. [144] Puede permitir la lixiviación de aditivos plásticos al medio ambiente. [145] Se están realizando investigaciones para utilizar plásticos en diversas formas en materiales cementantes como el hormigón. Se están estudiando la densificación de materiales plásticos como el PET y las bolsas de plástico y su posterior uso para reemplazar parcialmente el agregado y la despolimerización del PET para usarlo como aglutinante polimérico para mejorar el hormigón. [146] [147] [148]
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