Procesos químicos para el reciclaje de plásticos

A medida que los residuos plásticos mundiales alcanzan niveles asombrosos -se calcula que se producen 380 millones de toneladas al año, de las que sólo se reciclan 9%-, la urgencia de soluciones de reciclado eficaces nunca ha sido mayor. El reciclado químico surge como un enfoque transformador, distinto de los métodos mecánicos convencionales, que ofrece la posibilidad de recuperar valiosas materias primas a partir de una gran variedad de materiales. plásticos. En este artículo se ofrece una visión general de las principales tecnologías de reciclado químico, incluidas la pirólisis y la gasificación, y se evalúan sus necesidades de materias primas para distintos tipos de plástico. Evaluaremos los productos de salida, como monómeros y combustibles, debatiremos los actuales niveles de preparación tecnológica y escalabilidad de estos procesos, y analizaremos sus implicaciones medioambientales y su viabilidad económica.

Conclusiones clave

• El reciclado químico difiere significativamente de los procesos mecánicos.
• La pirólisis puede convertir los plásticos en combustible y otros productos.
• La gasificación transforma los plásticos en gas de síntesis para producir energía.
• Los requisitos de materia prima varían en función de los tipos de plástico procesados.
• Los productos de salida incluyen monómeros, nafta y combustibles.
• El impacto medioambiental y los factores económicos influyen en la viabilidad.

Panorama general del reciclado químico y su distinción del reciclado mecánico

El reciclado químico es un enfoque transformador que consiste en descomponer los plásticos a nivel molecular para regenerar materias primas aptas para diversas aplicaciones. A diferencia de

El reciclado mecánico, que procesa físicamente los plásticos en trozos más pequeños sin alterar su estructura química, el reciclado químico pretende descomponer los polímeros, convirtiéndolos de nuevo en monómeros u otros componentes químicos. Este proceso permite producir materiales reciclados de alta calidad que pueden reutilizarse para fabricar nuevos productos con propiedades similares a las de los materiales vírgenes.

Por el contrario, el reciclado mecánico suele adolecer de limitaciones debidas a la contaminación, a la complejidad de la composición de la materia prima y a la degradación de las propiedades del material tras el reciclado repetido. Por ejemplo, los procesos mecánicos pueden provocar la pérdida de algunas de las características físicas de los plásticos, lo que suele dar lugar a aplicaciones de menor valor. Esto puede cuantificarse por un descenso significativo de la resistencia a la tracción, que a veces supera los 50% en el caso de determinados polímeros tras sólo dos ciclos de reciclado mecánico.

Comúnmente, el reciclado químico puede bifurcarse en dos métodos principales:

• la despolimerización, que se centra en devolver los plásticos a su estado monomérico
• pirólisis, que los convierte en combustibles y productos químicos. Cada método tiene su respectiva idoneidad en función del tipo de plástico que se procese.

Por ejemplo, el PET (tereftalato de polietileno), utilizado habitualmente en las botellas de bebidas, puede despolimerizarse eficazmente para recuperar los monómeros que lo componen, mientras que las poliolefinas como el polipropileno pueden procesarse de forma más eficiente mediante pirólisis.

A pesar de sus promesas, la implantación del reciclado químico se enfrenta a ciertos retos, como la preparación tecnológica y los obstáculos normativos. Varios proyectos piloto que se están llevando a cabo en Europa y Norteamérica han registrado rendimientos en torno a 80-90% para determinados plásticos, lo que demuestra su viabilidad potencial. A medida que evolucionen las tecnologías, la clara diferenciación entre los procesos de reciclado químico y mecánico desempeñará un papel importante a la hora de determinar la eficacia de nuestros sistemas de gestión y reciclado de residuos.

Principales tecnologías de reciclado químico: Pirólisis, gasificación, despolimerización e hidrocraqueo

Proceso de pirólisis: Consiste en la descomposición térmica de materiales orgánicos en ausencia de oxígeno, convirtiendo los residuos plásticos en valiosos hidrocarburos. La temperatura típica de funcionamiento oscila entre 300 °C y 900 °C, dependiendo del tipo de materia prima y de los productos finales deseados. El aceite pirolítico puede utilizarse como combustible alternativo o mejorarse para producir gasóleo y materias primas para síntesis químicas. Un ejemplo notable es la conversión de poliestireno en monómero de estireno, que tiene aplicaciones en la producción de diversos plásticos y resinas. Las métricas de producción sugieren que la pirólisis puede alcanzar una tasa de eficiencia de hasta 80%, recuperando cantidades significativas de energía de los residuos plásticos.

Gasificación: funciona según el principio de convertir materiales carbonosos en syngas (una mezcla de monóxido de carbono, hidrógeno y algo de dióxido de carbono) haciendo reaccionar los materiales a altas temperaturas (alrededor de 700°C a 1.600°C) con una cantidad controlada de oxígeno y/o vapor. El gas de síntesis producido puede servir como combustible para generar electricidad o como precursor de productos químicos como el metanol y el amoníaco. Una planta de BASF en Alemania gasifica eficazmente residuos plásticos mezclados con una recuperación energética de aproximadamente 60% del contenido energético original.

Despolimerización: requiere catalizadores y condiciones específicas para escindir las cadenas poliméricas en monómeros u oligómeros. Este método es selectivo para determinados tipos de plásticos, como el PET y las poliolefinas. Los últimos avances han mejorado los rendimientos y reducido los tiempos de reacción, lo que hace de la despolimerización un método prometedor para recuperar materias primas de alta calidad. El Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha desarrollado con éxito un nuevo catalizador que puede aumentar la velocidad de despolimerización del PET, mejorando significativamente la eficiencia de la recuperación.

Hidrofisuración: Consiste en utilizar hidrógeno y catalizadores específicos para convertir los hidrocarburos de mayor tamaño en otros más pequeños y valiosos, normalmente a alta presión y temperaturas moderadas (entre 300 °C y 400 °C). Normalmente, este método se aplica a los aceites pesados y también puede aprovecharse para transformar residuos plásticos en combustibles utilizables. Por ejemplo, varias refinerías de Corea del Sur utilizan eficazmente técnicas de hidrocraqueo y obtienen rendimientos de más de 85% en combustibles líquidos a partir de residuos plásticos. Esto reduce significativamente la dependencia de los vertederos al tiempo que convierte los residuos en productos económicamente viables.

Requisitos de la materia prima y adecuación a los distintos tipos de plástico

The selection of feedstock for chemical recycling processes is dependent on the type of plastic being processed. Different plastics, categorized by their resin identification codes, possess distinct characteristics that affect their suitability for various recycling methods. For example, polyethylene terephthalate (PET), commonly used in beverage bottles, is more amenable to processes like depolymerization, yielding high-quality virgin-like materials. In contrast, polyolefins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP) can be effectively recycled through pyrolysis, converting them into...

Preguntas frecuentes

Temas relacionados

• Tecnologías emergentes de reciclaje químico: métodos nuevos e innovadores que se están desarrollando en el campo del reciclado químico.
• Evaluación de la calidad de las materias primas: criterios de evaluación para determinar la idoneidad de las materias primas en los procesos de reciclado.
• Ciclo de vida Evaluación (LCA): un método de análisis para evaluar el impacto ambiental del reciclado químico a lo largo de su ciclo de vida.
• Marcos políticos y normativos: directrices y leyes que influyen en la práctica y el desarrollo de las tecnologías de reciclado químico.
• Participación de la comunidad en los programas de reciclaje: el papel de la concienciación y la participación públicas en la mejora de las iniciativas de reciclado.
• Desarrollo de infraestructuras para instalaciones de reciclaje: los recursos físicos y sistemas necesarios para apoyar las operaciones de reciclado de productos químicos.
• Evaluación de la reciclabilidad Normas: métricas y criterios utilizados para determinar la reciclabilidad de diversos materiales.
• Soluciones al final de la vida útil de los productos plásticos: estrategias que aborden la eliminación y el reciclado de los plásticos al final de su ciclo de vida.
• Percepción del consumidor sobre el reciclaje: la actitud del público influye en los comportamientos de reciclaje y en el éxito del programa.
• Cadenas de suministro circulares: sistemas diseñados para mantener los materiales dentro de la economía el mayor tiempo posible mediante el reciclado.