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El HDPE tiene una gran diversidad de aplicaciones y métodos para su procesamiento.

El HDPE tiene una gran diversidad de aplicaciones y métodos para su procesamiento.

Dentro  del sector de los empaques plásticos rígidos, de interés particular en la discusión del presente documento, los contenedores de polietieno de alta densidad (PEAD o HDPE, sigla en inglés), son un material plástico con propiedades flexibles que lo hacen ideal para una amplia gama de aplicaciones, que van desde película flexible, tubería diversas, contenedores moldeados por inyección o por extrusión soplado.

La reutilización y el reciclado de materiales plásticos, han demostrado tener un  papel importante en el camino de transición hacia una economía circular,  de tal manera que la comunidad europea desde el año 2018 se planteó como objetivo una volumen  de reciclado del 70 % para los residuos de empaques para el 2030, y puntualmente el 55 % para los materiales plásticos.

Se deben considerar ciertos factores económicos y técnicos para evaluar la viabilidad del reciclaje de plásticos. Por ejemplo, la degradación del polímero y la inevitable introducción de contaminantes durante las etapas de clasificación, lavado, repeletizado y reprocesamiento pueden causar problemas de fabricación que dan como resultado productos terminados de calidad inferior. La investigación actual en este campo busca optimizar y mejorar las propiedades de los polímeros reciclados, especialmente los de las poliolefinas.

Por sus buenas propiedades tales como estabilidad dimensional, resistencia a la deformación mecánica, barrera natural a los rayos UV, resistencia a diversos compuestos químicos y además de que se puede procesar con cierta facilidad mediante moldeo por inyección o por extrusión soplado en diversos contenedores como cubetas, envases o botellas entre muchos otros,  el PEAD o HDPE es una de las resinas más utilizadas en el sector de empaque.

Convencionalmente para cumplir con los requerimientos estéticos o funcionales de los empaques y mejorar las propiedades del PEAD o HDPE, estos son modificados mediante el uso de diversos aditivos como pueden ser cargas minerales, estabilizadores uv y térmicos, colorantes entre otros; o bien si se encuentra formando parte en una estructura multicapa que puede contener otra  resina plástica distinta o bien aditivos como adhesivos, por lo que de manera importante, la integración de cada componente adicional debe de considerarse por su efecto,  a partir de un sistema de ecodiseño que contemple los ciclos potenciales de reutilización, remanufactura o reciclado de manera importante, logrando con ello la revalorización económica del residuo y la reducción del impacto ambiental del mismo.

Esquema del proceso de reciclado de contenedores HDPE.

Recolección, identificación y clasificación de los contenedores de HDPE

En la industria del recuperado y reciclado de materiales plásticos, cada empresa cuenta con su propia configuración, de las diversas etapas que conforman un sistema de reciclado, al igual de los equipos empleados para llevar cada una de las funciones.

Por ejemplo, algunos recicladores después de recibir y de abrir las pacas de contenedores recuperados de HDPE, los conducen mediante bandas transportadoras para realizar una pre-selección manual, mientras otros utilizan una criba giratoria o trommel para eliminar la suciedad, piedras, metales u otros contaminantes físicos que puedan estar presentes. Sin embargo algo de interés de mencionar en este apartado, en la actualidad uno de los problemas medulares que promueva un sistema de reciclaje, es la falta de implementación de una infraestructura de acopio y recolección gubernamental  o bien concesionada a particulares, que enfrente los retos que representa la incorporación de materiales plásticos de origen biológico y biodegradables a los sistemas de residuos sólidos,  que permita lograr una simbiosis adecuada sin afectar la reutilización y reciclabilidad de los plásticos convencionales.

Reducción de tamaño: sistemas de granulación de HDPE

La eficiencia del manejo y reprocesamiento de los contenedores de PEAD o HDPE de  postconsumo se ve reflejada durante la fase de molienda o granulación  y en las etapas posteriores a este. Los sistemas de granulación de HDPE correctamente diseñados y operados optimizan la calidad del material, la eficiencia de la producción y el rendimiento.

El granulador más convenientemente recomendado para contenedores de HDPE, cuenta con sistema de rotor abierto que se puede alimentar tangencialmente para realizar un “corte de tijera” de los envases y contenedores que se alimentan a la cámara de corte.

En cuanto a las cuchillas de corte se refiere, las hojas de acero de alta aleación con revestimiento resistente al desgaste permiten un corte eficiente y mayor tiempo de uso. Un aspecto importante a considerar es plantear un programa de seguimiento sobre el afilado y cambio en las cuchillas, y buscando conservar un espacio regular de separación entre la cuchilla móvil y la fija de 2-3mm, lo que permitirá obtener un granulado de calidad con las características geométricas y de tamaño de hojuela adecuado, consumo efectivo de energía en el granulador,  además de algo muy importante que es evitar la generación de polvos o finos que genera problemas de fallas visuales y de degradación en el producto terminado.  Así también un valor promedio recomendable del tamaño del pellet se sugiere entre 3/8 a ½ pulgada con un tamaño de malla de  ½ a 5/8 pulgadas respectivamente.

Por lo que al momento de participar en un proceso de selección de un granulador para plásticos, parámetros importantes a considerar son: la facilidad de afilado, reparación y reemplazo de las cuchillas

Separación de componentes

Un punto importante  durante el proceso de reciclado de los contenedores de PEAD o HDPE es la etapa de separación de los diversos componentes estructurales como pueden ser etiquetas, tapas, otras resinas en el caso de estructuras multicapas; o bien el efecto adicional que pueden aportar  pigmentos y cargas sobre la densidad del HDPE.

El proceso convencional utilizado para la separación es mediante tanques de flotación, partiendo que el polietileno de alta densidad al igual que el resto de las poliolefinas (Ldpe, Lldpe, PP, EVA) su densidad se encuentra en un rango fraccional menor a la unidad (0.93 a 0.96 grms/cm3) que permite que floten en el agua, por lo que con la adición de los componentes previamente mencionados se puede modificar la densidad del HDPE, pudiendo con ello dificultar o impedir que flote, complicando con ello  la separación entre plásticos diferentes o bien contaminantes presentes, por este método.  

Como lo mencionamos previamente, el HDPE tiene una gran diversidad de aplicaciones y métodos para su procesamiento, siendo posible transformarlo por rotomoldeo, moldeo por inyección, termoformado, extrusión soplado etc, lo que implica que en los productos recuperados para ser reciclados, se encuentre potencialmente diferencias en los grados y propiedades del HDPE utilizado en diversas aplicaciones de empaques, resultando incompatibilidad y presentándose separación entre sí, con una baja calidad y procesabilidad del material reciclado.

Lavado

El contar con un sistema de recolección  y clasificación eficiente nos daría la oportunidad de evitar esta etapa crítica, requerida al contar con mezclas de materiales o contenedores contaminados.

La etapa de lavado está diseñada mediante flotación para eliminar las etiquetas residuales,  adhesivos o los residuos de producto en las hojuelas de HDPE. Existe en el mercado una gran diversidad de sistemas y configuraciones de lavado que se adaptan a las especificaciones de cada proceso para cumplir con los requisitos de calidad de uso final para el HDPE reciclado.

Algunos recicladores utilizan sistemas a base de agua, mientras que otros utilizan sistemas a base agua y productos químicos como detergentes, emulsificantes o agentes antiespuma para limpiar el material molido o peletizado. Es de gran importancia el producto de limpieza utilizado, ya que dependiendo del contenido y tipo utilizado puede repercutir posteriormente en el comportamiento viscoso del material.

Extrusión y peletizado

La fabricación de productos moldeados por inyección  o soplados por extrusión puede ser a partir tanto de contenedores recuperados de postconsumo y limpios de HDPE, ya sea mediante material granulado o bien empleando material peletizado previamente plastificado y extruido.

Aunque existe una controversia técnica entre los procesadores de plásticos principalmente entre aquellos del sector del reciclaje, donde unos consideran solo la molienda de los contenedores como aceptable, con la obtención de la hojuela, cuestionan la eficacia del peletizado al considerar que al dar uno o más ciclos térmicos al material se puede promover la degradación del material afectando su comportamiento viscoso.  Sin embargo por otro lado se considera que con los pellets generados se produce una corriente de alimentación más homogénea y menos contaminada para la fabricación, además de un flujo más estable en procesos como extrusión de lámina o de contenedores soplados.

La selección adecuada del equipo de extrusión es importante para un rendimiento óptimo y propiedades consistentes del material peletizado de HDPE, por lo que la elección de un sistema de extrusión con una longitud corta del husillo permite tiempos de residencia reducidos, al igual que un diseño adecuado del husillo, que genere bajos esfuerzos de corte, evitando una afectación en el comportamiento viscoso del materia.

Sobre el autor

MC. Adrián Méndez Prieto.

Ingeniero Químico, con maestría en tecnología de polímeros y experiencia en investigación y desarrollo por más de 25 años en temas de procesamiento y sustentabilidad de plásticos, PET, polietileno, reciclado, biodegradación, análisis de ciclo de vida, economía circular etc. Contacto: amendezp12@gmail.com

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