Fundamentos y Aplicaciones en Tecnología de Polímeros: Procesos, Caracterización y Reciclado

Procesos de Polimerización

Ventajas de la Operación Semicontinua en Polimerización

A continuación, se presentan las tres ventajas principales de la operación semicontinua frente a la operación en discontinuo (batch) en procesos de polimerización:

• Evacuación de calor mucho más segura: En polimerizaciones, la reacción es muy exotérmica (aproximadamente –80 kJ mol⁻¹ para muchas radicalarias). Si el monómero o el iniciador se alimentan poco a poco, la velocidad de reacción nunca alcanza picos bruscos y el flujo de calor se mantiene dentro de la capacidad del sistema de enfriamiento. Con ello, se evitan sobretemperaturas peligrosas y se reduce el riesgo de run-away.
• Mejor control de viscosidad y de la distribución de pesos moleculares: A medida que la cadena crece, la viscosidad aumenta exponencialmente y complica la agitación. Al ir diluyendo el caldo con monómero fresco, la viscosidad sube de forma más gradual y la mezcla se mantiene homogénea. Además, regulando el caudal de alimentación se ajustan en tiempo real la masa molecular media, la dispersidad y, en copolímeros, la composición. En la práctica, esto produce lotes con propiedades mucho más uniformes.
• Mayor productividad efectiva del reactor: Como no se alcanza ese “pico” de viscosidad ni de temperatura típico del batch, el reactor puede cargarse con más sólidos y llevar la conversión a valores más altos antes de descargar. Menos ciclos, menos tiempos muertos y mejor aprovechamiento del volumen significan más toneladas de polímero por año con la misma instalación.

Control Térmico en Reactores de Polimerización Semicontinua

¿El coeficiente global de transferencia de calor U permanece constante en un proceso semicontinuo de polimerización en disolución refrigerado por una chaqueta?

No. Durante una polimerización en batch o semibatch, el coeficiente global de transferencia de calor (U) varía con el tiempo porque los factores que lo componen cambian:

• Viscosidad de la masa: A medida que el polímero crece, la mezcla se espesa.
• Ensuciamiento (fouling): Finas capas de polímero o estabilizante se adhieren a la pared y añaden una resistencia térmica extra.
• Régimen de flujo del refrigerante: Ajustes automáticos en el caudal o en la temperatura del fluido modifican la película exterior.

¿Cómo se determina U en la práctica durante un batch/semibatch?

Existen varias formas de determinar el coeficiente global de transferencia de calor (U) en la práctica:

1. Balance térmico directo: Se instalan un caudalímetro y sondas de temperatura a la entrada y salida de la chaqueta. Cada cierto tiempo se calcula el calor extraído con las temperaturas del reactor (Tr) y de la chaqueta. Se repite mientras progresa la reacción.
2. Ensayo de escalón (“step test”): Se impone un pequeño escalón de temperatura en el refrigerante y se ajustan los datos a un modelo dinámico de primer orden.
3. Calorimetría de reacción in situ: Con un calorímetro de reacción, el software integra continuamente el balance de energía y reporta U y Q en tiempo real. La misma lógica se aplica mediante soft-sensors en planta.

¿La temperatura de la chaqueta se mantiene constante si el volumen de refrigerante es fijo?

En un circuito cerrado sin control externo, la chaqueta absorbería el calor liberado y su temperatura subiría hasta que la diferencia Tr−Tj generase el flujo de calor necesario; por lo tanto, no permanecería constante.

En operación industrial real, el fluido de la chaqueta se hace circular a través de un intercambiador o termostato que extrae el calor. El sistema de control ajusta válvulas o la potencia del enfriador para mantener una temperatura (o un caudal) set-point, con pequeñas oscilaciones. Así, la camisa se comporta “casi” isoterma, aunque la potencia de enfriamiento varía a lo largo del lote.

Reactor isotérmico operando en semicontinuo. Temperatura de la camisa de refrigeración. ¿Cambiará a lo largo del proceso?

En un reactor “isotérmico” se mantiene constante la temperatura del caldo (setpoint), no la de la chaqueta. Durante el lote, la velocidad de reacción varía con la conversión y con la dosificación de VCM/iniciador. El sistema de control compensa modulando:

• El caudal de refrigerante.
• La temperatura de entrada al circuito.

Esto hace que la temperatura media de la chaqueta cambie a lo largo del proceso.

¿Qué otros sistemas de evacuación de calor se podrían utilizar?

Además de la chaqueta, se pueden utilizar otros sistemas de evacuación de calor en reactores de polimerización:

• Bobina interna.
• Condensador de reflujo.
• Recirculación externa con intercambiador de carcasa-tubo o placas.
• Alimentación de monómero/refrigerante frío.

Ventajas e Inconvenientes de la Operación Semicontinua frente a la Continua

A continuación, se comentan brevemente las ventajas e inconvenientes de operar en modo semicontinuo (semibatch) frente a operar en modo continuo:

Ventajas del Semibatch

• Seguridad térmica: La dosificación gradual de VCM e iniciador modera la exotermia y evita el run-away.
• Flexibilidad de grado: Ajustando los perfiles de adición se obtienen viscosidades K-value distintas sin cambiar de planta.
• Menor inversión: Equipos más sencillos; no hacen falta líneas de reactor múltiples ni separaciones continuas complejas.

Inconvenientes del Semibatch

• Menor productividad volumétrica: El tiempo de carga, esterilización, calentamiento y descarga añade horas muertas.
• Variabilidad lote–lote: Aunque el control sea bueno, la calidad fluctúa más que en régimen estacionario.
• Coste operativo: Se gasta más energía y mano de obra por tonelada producida; el ensuciamiento requiere limpiezas frecuentes.

El modo continuo ofrece caudal constante, mejor economía de escala y homogeneidad, pero exige inversiones altas, control muy robusto frente a fouling e implica un inventario de monómero mayor, lo que eleva el riesgo en caso de incidentes.

Caracterización de Polímeros

Osmometría de Membrana para la Determinación del Peso Molecular Promedio

Discuta brevemente las principales ventajas e inconvenientes de la osmometría de membrana para la determinación del peso molecular promedio de un polímero.

Ventajas principales

• Método absoluto: La presión osmótica es una propiedad coligativa; no necesita patrones de calibración ni factores de corrección externos, a diferencia de SEC/GPC.
• Aplicable a polímeros sin cromóforos: No depende de absorbancia, fluorescencia ni dispersión óptica.
• Buena precisión en el rango bajo–medio de masas: Aproximadamente entre 2 × 10³ y 3 × 10⁵ g mol⁻¹. Justo donde la SEC pierde resolución y los métodos de grupos terminales se vuelven poco sensibles.
• Instrumentación relativamente sencilla: Un osmómetro de presión estática o de vapor, termostatado, sin necesidad de detectores caros.

Inconvenientes fundamentales

• Tiempo de medida largo: Hay que esperar a que el sistema alcance equilibrio, lo que dificulta el control de producción en línea.
• Gran consumo de muestra y disolvente: Se suelen requerir varios cientos de miligramos por punto de concentración, algo gravoso para materiales caros o poco disponibles.
• Ventana de masas limitada: Para Mn > 3 × 10⁵ g mol⁻¹ la presión osmótica es tan baja que la señal cae en el nivel de ruido; para Mn < 10³ g mol⁻¹ parte de las cadenas atraviesa la membrana y se sobrestima Mn.
• Muy sensible a impurezas de bajo peso: Trazas de monómero, solvente residual o aditivos atraviesan la membrana y elevan la presión osmótica, dando valores falsamente bajos. Se exige purificación rigurosa de la muestra.
• Restricciones de membrana y solvente: La membrana debe soportar el disolvente, la temperatura y las tensiones internas sin hincharse ni dejar pasar el polímero.

¿Por qué se mide a diferentes concentraciones y se extrapola a concentración = 0?

La presión osmótica (π) de una disolución polimérica obedece a la expansión de virial:

A concentración infinitamente diluida, solo queda el primer término, que depende exclusivamente del número de cadenas (y, por tanto, de Mn). En la práctica, se miden π a varias concentraciones bajas; luego se extrapola a c=0 para eliminar las contribuciones de interacción entre cadenas representadas por B2, B3, etc.

¿Cómo se extrapola a concentración = 0?

1. Se calcula la presión osmótica reducida: 𝜋* = 𝜋 / 𝑐
2. Se representa 𝜋* frente a c.
3. Se ajusta una recta a los primeros puntos: 𝜋/𝑐 = RT/Mn + B₂RTc
4. La ordenada al origen es RT/Mn; de ahí Mn = RT / (𝜋/𝑐)_c→0.

El procedimiento es idéntico al de un gráfico de Huggins o Kraemer para viscosidad: linealización y uso de la intersección con el eje.

¿Considera que sería un método adecuado para determinar el peso molecular promedio de un polietilentereftalato (PET) de Mn = 1000 g/mol?

No es la mejor opción. Con un Mn tan bajo:

• El tamaño de las cadenas está muy cerca (o por debajo) del “cut-off” típico de las membranas (1–5 kDa). Parte del polímero atravesaría la membrana, la presión osmótica real resultaría menor y Mn se sobrestimaría.
• La señal sería, además, pequeña y sensible a impurezas.

En la práctica, se prefiere un método de grupos terminales o SEC calibrada, que son más fiables en el rango 0,5–2 kDa.

Tradicionalmente se medía la altura de la columna cuando se alcanzaba el equilibrio. Indique un inconveniente principal de esa forma de medir. ¿Cómo se calcula la presión en este caso?

El inconveniente principal es que el equilibrado hidrostático tarda horas o incluso días. Por otra parte, la lectura manual de meniscos introduce un error considerable (± 0,1 mm) frente a diferencias de altura muy pequeñas. Además, vibraciones o gradientes térmicos pueden alterar la columna.

En este caso, la presión osmótica (π) se calcula a partir de la altura (h) de la columna de disolución en equilibrio, la densidad (ρ) del disolvente y la aceleración de la gravedad (g) mediante la fórmula: π = ρgh.

¿Por qué el peso molecular promedio que se determina por este método es el promedio en número?

Esto sucede porque la presión osmótica es una propiedad coligativa: depende únicamente del número de partículas (cadenas) presentes, no de su tamaño individual. Por tanto, la contribución de cada cadena es la misma, independientemente de su masa. El resultado pondera todas las cadenas por unidades (número) y el promedio que se obtiene es necesariamente el promedio en número (Mn).

Viscosidad Intrínseca

La viscosidad intrínseca ¿Por qué se extrapola a c → 0?

En disolución muy diluida, las cadenas están tan separadas que no interactúan entre sí; la viscosidad adicional que vemos refleja únicamente el arrastre hidrodinámico de una cadena aislada. A concentraciones más altas aparecen solapamiento, entrelazamientos y desviaciones de no idealidad que hacen que la viscosidad crezca más rápido que de forma lineal. Por eso, medimos a varias concentraciones bajas y trazamos la recta hasta c = 0.

¿Cómo se mide la viscosidad relativa?

Con un viscosímetro capilar (Ubbelohde o Cannon-Fenske):

1. Se llena con el disolvente puro y se mide el tiempo de escurrimiento t₀.
2. Se repite con la disolución de polímero a concentración c y se mide t.

La viscosidad relativa (η_rel) se calcula como la relación entre el tiempo de escurrimiento de la disolución (t) y el del disolvente puro (t₀): η_rel = t / t₀.

¿Y la reducida?

La viscosidad reducida (η_red) se calcula como: η_red = (η_rel − 1) / c

¿Qué información aporta la viscosidad intrínseca [η]?

La viscosidad intrínseca [η] aporta información valiosa sobre el polímero:

• Tamaño hidrodinámico de la cadena en el disolvente (radio de giro).
• Peso molecular viscosimétrico mediante la ecuación de Mark-Houwink-Sakurada.
• Conformación y ramificación.
• Control de degradación: una caída de [η] indica rotura de cadenas.

Ventajas y desventajas de la viscosidad intrínseca

Ventajas

1. Equipo sencillo y barato (capilar termostatado y cronómetro).
2. Método absoluto, una vez conocidos K y α; no necesita calibración diaria.
3. Muy sensible a variaciones de peso molecular alto.
4. Aplicable a polímeros sin cromóforos y de alta dispersidad, donde SEC puede requerir detectores caros o calibraciones complicadas.

Inconvenientes

1. Necesita polímero perfectamente soluble; turbidez o geles invalidan la medida.
2. Exige varias disoluciones y un trabajo lento de termostatado; no es apto para control en línea.
3. Dependencia estricta de K y α.
4. Poca precisión en peso molecular muy bajo (< 2 kDa) porque el incremento de viscosidad frente al disolvente se vuelve comparable al error instrumental.
5. Sensibilidad a impurezas de bajo peso (residuos de monómero, aditivos); basta una pequeña fracción para alterar la curva c → 0 y sobreestimar [η].

El método de medida de la viscosidad intrínseca para determinar el peso molecular promedio, ¿se puede utilizar on-line? ¿Por qué?

El método de viscosidad intrínseca exige disolver el polímero y preparar varias diluciones; cada medición dura minutos y depende de equipos capilares que deben limpiarse entre corridas. Requiere mantener la temperatura con una precisión de ±0,02 °C y un entorno sin vibraciones ni burbujas; condiciones difíciles de reproducir en una línea de producción. Por todo ello, se realiza fuera de la línea (off-line) o, como mucho, en sistemas automáticos “at-line” que tardan 30-60 min.

Para control en tiempo real se usan técnicas alternativas (reología de fusión, NIR/Raman, GPC en derivación) calibradas contra la viscosidad intrínseca, pero la medición directa “on-line” no es práctica.

¿Cómo se determinan los parámetros de la ecuación de Mark-Houwink-Sakurada?

La ecuación de Mark-Houwink-Sakurada relaciona la viscosidad intrínseca [η] con la masa molecular viscosimétrica Mv mediante: [η] = K · Mv^α. Los parámetros K y α son empíricos y dependen del polímero, del disolvente y de la temperatura. ¿Cómo se determinan K y α?

1. Preparación de muestras: Se utilizan muestras con masas moleculares conocidas, generalmente obtenidas por fraccionamiento o por síntesis controlada.
2. Medición de viscosidad intrínseca: Se mide la viscosidad intrínseca [η] de cada muestra en las mismas condiciones de disolución y temperatura.
3. Linealización: Se representa log [η] frente a log Mv. La ecuación se linealiza a: log[η] = logK + α logMv.
4. Regresión lineal: Mediante regresión lineal, se obtiene la pendiente α y la ordenada en el origen log K.

¿Cómo se determina el volumen hidrodinámico?

El volumen hidrodinámico (Vh) es una medida del tamaño efectivo de la molécula en disolución, y está relacionado con la viscosidad intrínseca. Si se conoce [η] y Mv, se puede estimar Vh en unidades de volumen.

Variación de Volumen en Polimerización

En un determinado experimento se sabe que el volumen cambia con la conversión. ¿A qué se debe la variación de volumen?

La contracción de volumen durante la polimerización de estireno se debe básicamente a que el poliestireno es más denso que el estireno líquido:

1. Paso de interacciones débiles a enlaces covalentes: En el monómero, las moléculas interactúan solo mediante fuerzas de Van der Waals. Durante la polimerización se forman enlaces covalentes entre los vinilos.
2. Resultado macroscópico: contracción “química”: A igual masa, el poliestireno ocupa menos volumen que el estireno.

Fabricación y Propiedades del Polipropileno

Papel de Compuestos Clave en la Fabricación del Polipropileno

¿Qué papel juegan los compuestos etileno, CO y H₂ en la fabricación del polipropileno?

Etileno

• Se dosifica como comonómero (normalmente 2–8 %) para obtener copolímeros random PP-E o impact PP-b-(PP/PE).
• Al incorporarse, rompe la regularidad cristalina del PP isotáctico; el material se vuelve más dúctil y transparente y su temperatura de transición vítrea desciende, lo que mejora la tenacidad a baja temperatura.
• La cantidad de etileno, junto con la estrategia de catálisis Ziegler-Natta o metaloceno, permite “afinar” el módulo, la rigidez y la resistencia al impacto del grado comercial.

Hidrógeno (H₂)

• Actúa como agente de transferencia de cadena: reacciona con los radicales (o centros iónicos) en el extremo de la cadena y la detiene, generando un nuevo centro activo.
• El resultado es un descenso controlado del peso molecular y, por tanto, un aumento del índice de fluidez (MFR). Variando la presión parcial de H₂ en el reactor gas-fase o slurry se fabrican grados que van desde MFR ≈ 0,3 g/10 min (tubería) hasta > 1000 g/10 min (spunbond).

Monóxido de carbono (CO)

• Es un veneno selectivo para los centros catalíticos de Ti/Al (Ziegler-Natta) y para metalocenos: se coordina con el metal y bloquea la inserción de propileno.
• Trazas de CO (≥ 5–10 ppm) pueden parar la reacción o provocar oscilaciones; por eso se purifican los flujos de gas y, en planta, se usa CO únicamente como “gas de paro” deliberado en caso de emergencia.

Aditivos para Polipropileno

Tres tipos de aditivos que podrían añadírsele al polipropileno

Los aditivos son cruciales para mejorar las propiedades y la durabilidad del polipropileno:

1. Antioxidantes primarios y secundarios: Fenoles estéricamente impedidos y fosfitos/fosfonitos.

• Función: Inhibir la degradación termo-oxidativa durante la extrusión y el servicio, evitando amarilleo, fisuración y pérdida de propiedades mecánicas.

• Función: Aumentar la velocidad de cristalización, mejorar la rigidez y, en los sorbitoles, proporcionar alta transparencia al PP “clarified”; también acortan los ciclos de moldeo por inyección.

• Función: Suprimir la fotodegradación por radiación solar generando un ciclo de “captura-regeneración” de radicales; prolongan la vida útil en aplicaciones exteriores (tejidos non-woven, mobiliario de jardín).

Fabricación de Copolímero Heterofásico de Polipropileno

Si el producto obtenido hubiera sido copolímero heterofásico (alto impacto), ¿qué compuestos habría en la alimentación para obtenerlo, y cuál sería el papel de cada uno?

Para obtener un copolímero heterofásico de polipropileno (alto impacto), los compuestos clave en la alimentación y su papel serían:

1. Propileno:

• Papel: Monómero principal.

• Papel: Comonómero. El etileno es esencial para conferir tenacidad al copolímero heterofásico, formando una fase elastomérica dispersa en la matriz de PP.

• Papel: Regulador de peso molecular. Controla la longitud de las cadenas poliméricas.

• Papel: Activa la polimerización de propileno en la primera etapa y la copolimerización con etileno en la segunda, permitiendo la formación de la estructura heterofásica.

Proceso de Fabricación del Polipropileno

¿Por qué a menudo se emplean dos grandes reactores en la fabricación del polipropileno?

Las plantas más modernas combinan un reactor “loop” en slurry seguido de un reactor gas-fase fluidizado por varias razones:

• Productividad y conversión: El loop polimeriza rápido y disipa bien el calor. El segundo gas-fase termina la reacción con muy poca carga térmica y sin diluyente, optimizando la conversión.
• Ajuste de propiedades: Entre ambos reactores puede variarse presión, temperatura y, sobre todo, dosificar etileno e hidrógeno en el segundo; así se fabrican:
  • Random copolímeros (inyectando etileno) para mejorar claridad y tenacidad.
  • Impact copolímeros para piezas de automoción.
• Distribución de pesos moleculares ancha (bimodal): La primera fase produce cadenas largas (rigidez), la segunda genera una fracción corta (fluidez), todo en una sola pasada.

¿Cómo se controla el peso molecular promedio del producto?

El peso molecular promedio del polipropileno se controla principalmente mediante:

• Hidrógeno: Es el regulador clave; actúa como agente de transferencia de cadena. A mayor presión parcial de H₂ → menor Mn y mayor índice de fluidez (MFR).
• Temperatura: Subir la temperatura acelera la β-escisión y acorta las cadenas.
• Catalizador/poisoning suave: Diferentes estereoselectividades o trazas de donantes internos/externos ajustan la actividad y la longitud de cadena.

¿En qué consiste la última etapa del proceso de fabricación, una vez que ya se dispone del polvo de reactor seco y puro?

El polvo isotáctico seco se pasa a una extrusora de doble husillo, donde se:

1. Funde y homogeneiza.
2. Aditiva (antioxidantes, nucleantes, estabilizadores UV, color, cargas) mediante masterbatches.
3. Filtra con malla para atrapar restos de TiCl₃ o finos.
4. Pelletiza bajo agua → granza de 3 mm lista para transformación (inyección, film, fibras).

Índice de Fluidez (MFI o MFR)

¿Qué es el índice de fluidez (MFI o MFR)? ¿Para qué sirve su medida en la fabricación del polímero? ¿Qué ventajas e inconvenientes tiene este sistema de medida?

• Definición: Masa (g) de polímero que fluye por un capilar estándar en 10 min a temperatura y carga fijas.
• Uso en fábrica: Control rápido de lote; se correlaciona inversamente con Mn. Un salto en MFR avisa de fallos en la dosificación de H₂ o en el catalizador.

Ventajas

• Ensayo simple.
• Barato.
• Rápido (5-10 min).
• Buena repetibilidad dentro del rango.

Inconvenientes

• Punto único de cizalla (≈ 10 s⁻¹); no describe el perfil reológico completo.
• No distingue dispersidad ni ramificación larga.
• Muy sensible a humedad y burbujas, requiere acondicionar muestras.

Reciclado de Polímeros

Reciclado de Polipropileno Homopolímero

Explicar qué tipos de reciclado se podrían aplicar a los residuos del polipropileno homopolímero.

Para los residuos de polipropileno homopolímero, se pueden aplicar varios tipos de reciclado:

• Reciclado mecánico convencional: Se funde, filtra y regranula el PP. Es la opción más usada y de menor impacto ambiental. Necesita buena separación y estabilización térmica, ya que el material se degrada con cada ciclo.
• Reciclado mecánico con extrusión reactiva: Se añaden peróxidos o compatibilizantes durante la extrusión para ajustar fluidez (MFR) o tratar mezclas con PE. Permite mejorar la calidad del reciclado (up-cycling).
• Reciclado por disolución selectiva: Se disuelve el PP para purificarlo y luego se precipita. Da una calidad casi virgen, útil incluso para contacto alimentario, pero es más caro y complejo.
• Reciclado químico (pirólisis): Se rompe el PP térmicamente para obtener hidrocarburos. Sirve para residuos muy contaminados o mezclados, pero consume mucha energía.
• Valorización energética o gasificación: Se usa el PP como combustible o para producir gas de síntesis. Es la última opción cuando no se puede reciclar de otro modo.

De acuerdo con la premisa, el mejor método para reciclar PP homopolímero es el reciclado mecánico, preferiblemente mediante extrusión directa con estabilización, o con modificación reactiva si se requiere afinar sus propiedades para un uso concreto.

¿Se puede reciclar químicamente el polipropileno?

Sí, pero no por despolimerización selectiva (la cadena no se abre a monómero de forma rentable). Las rutas viables son:

• Pirólisis / hidro-cracking: Mezcla de hidrocarburos (nafta, propileno, combustibles).
• Gasificación: Syngas para volver a síntesis Fischer-Tropsch u obtener H₂.

Ambas requieren temperaturas > 450 °C y catalizadores; son energéticamente intensivas y hoy se reservan a residuos complejos. El reciclado mecánico sigue siendo la vía prioritaria para la mayoría de posconsumo PP.

Desafíos del Reciclado de Plásticos

El plástico se recicla escasamente en la actualidad. Explique brevemente las 3 causas que considera más importantes para explicar este hecho.

Las tres causas más importantes que explican la escasa tasa de reciclado de plásticos en la actualidad son:

1. Dificultad técnica y económica del reciclado: Muchos plásticos no son fácilmente reciclables porque están mezclados con aditivos, tintes, laminados o combinaciones de materiales (como envases multicapa). Además, algunos plásticos como los termoestables no pueden fundirse ni reprocesarse. El reciclado mecánico suele degradar las propiedades del material, y el reciclado químico, aunque más prometedor, es costoso y tecnológicamente complejo.
2. Falta de sistemas eficaces de recogida y clasificación: En muchas regiones no existe una infraestructura adecuada para recoger, separar y procesar los residuos plásticos. Los errores de separación en origen, la contaminación de los residuos y la baja eficiencia de las plantas de clasificación reducen la cantidad de plástico reciclable. Esto provoca que gran parte termine en vertederos o sea incinerado.
3. Bajo valor económico del plástico reciclado: El plástico virgen, derivado del petróleo, suele ser más barato y de mayor calidad que el reciclado. Esto desincentiva su uso en la industria, especialmente cuando no hay regulaciones que obliguen a incorporar material reciclado. La fluctuación del precio del crudo también afecta la viabilidad del reciclaje.

Reciclado de Polietilentereftalato (PET)

Discuta la cuestión del reciclado del PET (polietilentereftalato): posibilidad, tipos de reciclado, requisitos, productos obtenidos…

1. Posibilidad de reciclado: El PET es altamente reciclable debido a su estructura termoplástica y su estabilidad química. Sin embargo, la calidad del reciclado depende mucho del tipo de contaminantes (colores, aditivos, restos de otros polímeros) y del uso previo (alimentario o no).
2. Tipos de reciclado: Existen cuatro tipos principales:
   • Reciclado mecánico: Es el más extendido. Consiste en triturar, lavar, secar y extrudir el PET para obtener escamas o granzas. Se utiliza principalmente para fabricar botellas, fibras textiles (p. ej., poliéster) y láminas. Limitación: el polímero puede degradarse (reducción de viscosidad y propiedades).
   • Reciclado químico: Rompe las cadenas del polímero en sus monómeros o en oligómeros útiles mediante procesos como glicólisis, metanólisis, hidrólisis o aminólisis. Permite recuperar BHET, DMT o ácido tereftálico (TPA) para re-poliesterizar. Ventaja: permite fabricar PET de calidad virgen a partir de residuos incluso muy contaminados.
   • Reciclado energético: Se quema para recuperar energía en forma de calor. Es una opción de último recurso cuando el material no es reciclable por otros métodos.
   • Reciclado por disolución selectiva: Se disuelve el PET en un disolvente apropiado y luego se recupera por precipitación. Útil cuando se quiere separar de mezclas plásticas complejas.
3. Requisitos para un buen reciclado:
   • Separación y clasificación eficiente (PET claro, de color, con tapón o etiquetas de otros materiales).
   • Eliminación de contaminantes orgánicos, restos de alimentos, PVC, poliamidas, etc.
   • En el caso de reciclado para uso alimentario, es necesario cumplir estrictos criterios de pureza (por ejemplo, los de la EFSA o FDA) y demostrar una descontaminación efectiva.
4. Productos obtenidos:
   • Del reciclado mecánico: fibras textiles, bandejas, botellas no alimentarias, cintas, láminas termoformadas.
   • Del reciclado químico: monómeros como BHET o TPA que permiten obtener PET de calidad virgen, útil incluso para envases alimentarios.
   • También pueden obtenerse compuestos intermedios útiles para otros poliésteres, resinas o aditivos.

Reciclado de Poliestireno

Discuta la cuestión del reciclado del poliestireno: tipos de reciclado, requisitos, productos obtenidos…

Tipos de reciclado del poliestireno

1. Reciclado mecánico:
   • Consiste en triturar, lavar y volver a fundir el poliestireno.
   • Es viable principalmente para PS rígido (como envases), pero no para el poliestireno expandido (EPS), debido a su baja densidad y alto volumen.
   • Puede producir materiales para objetos no alimentarios como perchas, marcos, macetas o embalajes.
2. Reciclado químico:
   • Se descompone el polímero en monómeros u otros compuestos útiles.
   • Pirólisis: Despolimeriza el PS en estireno monómero, que puede reutilizarse para producir nuevo PS.
   • Disolución selectiva: Se disuelve el PS en un disolvente (como limoneno), se separa de contaminantes y se recupera por precipitación.
   • Este tipo de reciclado permite reutilizar residuos más contaminados o mezclados.
3. Reciclado energético:
   • Se incinera el poliestireno para generar energía térmica.
   • Tiene poder calorífico elevado, pero genera emisiones contaminantes si no se controla adecuadamente (como estireno, benceno, óxidos de nitrógeno).

Requisitos para un buen reciclado

• Separación eficiente del PS respecto a otros plásticos como PET, PVC o polietileno.
• Limpieza previa para eliminar restos orgánicos, tinta, pegamento o suciedad.
• En el caso del EPS, es necesario compactarlo o disolverlo antes del transporte o procesamiento para reducir su volumen.

Productos obtenidos

• Del reciclado mecánico: macetas, cajas, envases no alimentarios, paneles aislantes, perchas, carcasas de electrodomésticos.
• Del reciclado químico: estireno monómero (que puede repolimerizarse), compuestos aromáticos (para combustibles u otros polímeros), o disoluciones para rellenos o aislantes.
• Del reciclado energético: energía térmica o eléctrica mediante incineración.