Evaluación de calidad en resinas recicladas vs. vírgenes

Los fabricantes de materiales plásticos reciclados para su uso en el envasado de alimentos deben evaluar las propiedades físicas de los plásticos reciclados.

Es imprescindible tener identificado el material que está alimentando a su proceso. Aún con mayor énfasis si se trata de un material recuperado o reprocesado. Conocer su origen, estimar o aún más, si fuera posible medir el grado de degradación mediante la medición de las propiedades tanto como de flujo o bien mecánicas, como resistencia al impacto, resistencia a la tensión, porcentaje de elongación entre otras. 

Competitividad de las resinas recicladas frente a las vírgenes

En general, se acepta que para que el reciclado de plásticos sea económicamente viable a largo plazo, las resinas recicladas deben ser competitivas con las resinas vírgenes. Para competir con material virgen, las nuevas aplicaciones deben estar disponibles para resinas recicladas. Tales aplicaciones requerirán que la resina reciclada tenga un alto nivel de pureza.

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Por lo tanto, muchos procesadores requieren límites de contaminación cada vez más estrictos en sus productos de resina reciclada. Con estos límites de contaminación más estrictos, surge la necesidad de eliminar los contaminantes de la corriente, implicando el material tanto en su forma original como producto terminado antes de ser molido (ejemplo envases, bolsas, etc), o ya re-granulado.

Desafortunadamente, la separación de dichos contaminantes mediante la clasificación automática de hojuela para la corriente total de material es demasiado costosa y no es viable para para muchos re-procesadores.

Por ello al considerar el carácter permeable de los plásticos y el ineludible riesgo de que los contaminantes químicos resultantes del mal uso o abuso posterior al consumidor permanezcan en los materiales reciclados y migren a los alimentos, acentúa fuertemente la preocupación con respecto a la seguridad de los plásticos reciclados utilizados en las aplicaciones de envasado de alimentos.

Evaluación de las propiedades físicas de los plásticos reciclados

Los fabricantes de materiales plásticos reciclados para su uso en el envasado de alimentos deben evaluar las propiedades físicas de los plásticos reciclados de la misma manera que los materiales vírgenes para garantizar que los materiales reciclados tengan especificaciones similares a las de los plásticos vírgenes y cumplan los requisitos técnicos para sus fines funcionales

El uso a gran escala de plásticos reciclados en la fabricación de los productos de plástico en aplicaciones secundarias, sigue siendo obstaculizado por una amplia gama de barreras.

Por una parte, la complejidad intrínseca de materiales específicos (por ejemplo, estructuras multicapa) junto con la alta diversidad de la composición de los flujos de residuos: dentro del mismo sector de actividad y para el mismo uso, la formulación de un material de envasado puede variar, dificultando el manejo o tratamiento de dichos materiales.

Así también, la contaminación de los plásticos recuperados puede dificultar la búsqueda de un mercado para ellos y, a menudo, constituye la mayor barrera para el reciclaje exitoso. Si establece un esquema de recolección de plásticos de su propio negocio, debe implementar controles de calidad que busquen minimizar la contaminación y generar el suministro más consistente posible de materiales.

Por ello, todo aquel reciclador que actualmente se encuentre recogiendo plásticos de una serie de empresas, debe proporcionarles información sobre los controles de calidad y alentarlos a implementarlos para asegurarse de que están recogiendo un suministro constante de material limpio y de buena calidad. Algunas medidas de calidad en el manejo de materiales reciclados se pueden apreciar en la tabla 1.

Otro elemento importante del control de calidad es la capacitación de los empleados  en el conocimiento del tipo, comportamiento y procesamiento de los diversos materiales plásticos que pueda permitir la prevención y solución de los diversos problemas típicos presentes durante el reciclado.

En general, se puede percibir dentro del sector reciclador de plásticos, la necesidad de un mayor conocimiento acerca de los productos plásticos y las propiedades poliméricas propias de dichos materiales. Lo cual hace evidente una clara necesidad de introducir el concepto de calidad en las actividades de reciclado, para asegurar las propiedades de los reciclados en un rango estrecho  de tolerancia, satisfaciendo con ello los requerimientos tanto de los  procesadores como de los clientes, garantizando el desempeño de los productos reciclados en las aplicaciones del mercado secundario.      

Se deben desarrollar e implementar procedimientos de caracterización rápidos, rentables y confiables para los plásticos reciclados dentro de las instalaciones de reciclaje para garantizar la calidad de sus propiedades.

Evaluación de propiedades mediante índice de fluidez y propiedades mecánicas

Tradicionalmente, la evaluación de las propiedades de flujo mediante el índice de fluidez [MFI] y las propiedades mecánicas de los reciclados son las principales propiedades que se determinan en las hojas de especificaciones del material final; sin embargo, usar solo la especificación de tales propiedades macroscópicas puede ser engañoso en términos de evaluar el desempeño de productos reciclados en nuevas aplicaciones.

Para facilitar el análisis de la calidad de los materiales reciclados se proponen tres parámetros o propiedades clave, que se pueden apreciar en la tabla 2

Tabla 2 Propiedades clave para el análisis de calidad de materiales  reciclados

Estas propiedades clave son necesarias para garantizar plenamente la aplicabilidad de los reciclados para la fabricación de nuevos productos

• Grado de mezcla (composición), se relaciona con la presencia de impurezas poliméricas en los polímeros reciclados resultantes de corrientes de desechos plásticos impuros y una separación deficiente en la planta de reciclaje.

La presencia de fracciones poliméricas mezcladas en los materiales reciclados es un parámetro crítico que influye en la estructura y propiedades mecánicas de los reciclados. Las mezclas de materiales son usualmente incompatibles, e incluso un bajo nivel de contaminaciones poliméricas en una cierta corriente residual conduce a malas propiedades de adhesión en la interfaz de la mezcla polimérica y, por lo tanto, al deterioro de las propiedades macroscópicas generales.

Importancia de la composición en corrientes de residuos plásticos

La determinación de la composición de las corrientes de residuos plásticos es, por lo tanto, importante porque determina el procedimiento de gestión apropiado para el material al final de su vida útil y también es un parámetro crítico para el desempeño futuro de los productos reciclados en aplicaciones de mercados secundarios. En este sentido, el diseño experimental y los enfoques estadísticos, pueden usarse para predecir las propiedades de las corrientes de plástico mezcladas y para analizar si la separación completa se requiere para obtener materiales reciclados con propiedades aceptables.

• Grado de degradacion,  de los materiales reciclados considera los procesos de degradación a los que están sometidos los materiales poliméricos durante su procesamiento, vida útil y recuperación posterior.

Los polímeros sufren cambios químicos y físicos durante su procesamiento y vida útil. Experimentan reacciones oxidativas en cada etapa de su ciclo de vida, llevando a  la formación de grupos funcionales durante el proceso de oxidación, otorgándoles a los materiales un carácter de mayor sensibilidad a la degradación térmica y a la fotodegradación. Con la formación de los nuevos compuestos oxidativos, se consume una parte sustancial de los estabilizantes, con la consiguiente disminución de la estabilidad a largo plazo y el deterioro de las propiedades mecánicas.

Determinación del grado de degradación en reciclados

Determinar el grado de degradación, es decir, hasta qué punto la degradación previa ha afectado la estructura, las propiedades mecánicas y la estabilidad a largo plazo de los reciclados, es importante para el rendimiento futuro de los productos reciclados.

Las variaciones en las propiedades mecánicas están relacionadas con los procesos de degradación que sufren los polímeros durante el ciclo de vida; sin embargo, la utilización de propiedades mecánicas como un parámetro para evaluar el grado de degradación de los polímeros reciclados puede ser engañosa, ya que la degradación a nivel molecular puede ocurrir antes de que se detecten signos de cambio a escala macroscópica, y algunos cambios observados en las propiedades mecánicas pueden deberse a factores físicos y, por lo tanto, son reversibles.

Los cambios en las propiedades físicas, como la cristalinidad, el comportamiento en fundido, la morfología, el historial térmico y el comportamiento viscoelástico, también se pueden usar como indicadores del grado de degradación y la calidad de los plásticos reciclados.

• La identificación de compuestos de bajo peso molecular (contaminantes, aditivos y productos de degradación) presentes en los polímeros reciclados es esencial para verificar que los productos  no se vean afectados en la eficiencia de su aplicación.

Los materiales plásticos están constituidos por una amplia gama de compuestos de bajo peso molecular que contribuyen a las propiedades y el desempeño final de los productos; compuestos como residuos de monómeros de polimerización, residuos de disolventes, trazas de iniciadores y catalizadores, y diferentes aditivos (antioxidantes, estabilizantes, plastificantes y retardantes a la flama).

Por ello con lo previamente discutido,  invito al lector que se encuentra dentro sector reciclador a considerar la importancia de contemplar el análisis de la calidad en sus actividades técnicas y de proceso como un factor crítico.

AUTORES

• MC. Adrián Méndez Prieto.
• Ing. Rodrigo Cedillo García
• M.C. María Concepción González

Agradecimientos

• L.C.Q Alejandro Espinoza Muñoz
• Q. Ma. Guadalupe Méndez Padilla,

Contacto:

*MC. Adrián Méndez Prieto.
Centro de Investigación en Química Aplicada
Dpto. Procesos de Transformación de Plásticos
Blvd. Enrique Reyna H. 140 Saltillo, Coahuila. México. CP 25294
Tel. +52 844 438 98 30 Ext. 1312 adrián.méndez@ciqa.edu.mx.