Cadena de reciclado de plásticos renovada

Los residuos de hoy, valiosos recursos de mañana

06.03.2024

Andreas Keller, investigador científico del consorcio Waste4Future, muestra el modelo de demostración.

Hoy en día, la mayoría de los artículos de consumo y de uso cotidiano están fabricados con plástico derivado del petróleo. Sólo en Alemania se generan cada año unos seis millones de toneladas de residuos plásticos. Aproximadamente la mitad se recicla mecánicamente para obtener nuevos materiales; el resto se destina a la recuperación de energía. La incineración de estos residuos libera CO2, un gas de efecto invernadero. Así que, desde el punto de vista de la protección del clima y el medio ambiente, es importante mantener más plásticos en el ciclo de los materiales. Como parte del proyecto insignia Waste4Future, ocho institutos Fraunhofer están desarrollando nuevas ideas y procesos para mejorar significativamente la tasa de reciclado mecánico de los materiales plásticos.

Muchos objetos cotidianos serían inimaginables sin plásticos como el polietileno, el polipropileno o el poliestireno, todos ellos fabricados a partir de materias primas de origen fósil. El problema es que la tasa de reciclado mecánico de materiales plásticos sigue siendo demasiado baja en Alemania. Actualmente se incineran más residuos plásticos de los que se reciclan mecánicamente en nuevos materiales. Aunque la incineración de residuos aprovecha su potencial energético, los materiales valiosos se pierden para siempre. En una verdadera economía circular, los residuos no se incinerarían, sino que se reutilizarían y reciclarían mecánica o químicamente, o se evitarían en primer lugar. Esto no sólo reduce la demanda de recursos fósiles, sino también la contaminación ambiental por emisiones de carbono. Además, el carbono contenido en el plástico se conservaría como un recurso importante para su uso en la industria química. Ocho institutos y unidades de investigación de Fraunhofer-Gesellschaft aúnan sus conocimientos en el proyecto insignia Waste4Future para desarrollar nuevas soluciones a este reto, desde las materias primas, pasando por los flujos de materiales y la ingeniería de procesos, hasta el final del ciclo de vida de un producto. El Instituto Fraunhofer de Investigación sobre Reciclado de Materiales y Estrategias de Recursos IWKS coordina el proyecto.

"Los plásticos se fabrican a partir de hidrocarburos. Al final de su vida útil, se desechan y se clasifican. El plástico de baja calidad con demasiada contaminación se incinera, mientras que el de alta calidad se clasifica según el color y se vende como material reciclado. Pero reciclar estos valiosos materiales según su tipo es complicado", afirma el Dr. Gert Homm, director de uno de los subproyectos e investigador científico del Fraunhofer IWKS de Alzenau. "Muchos envases ni siquiera son considerados reciclables por las instalaciones de clasificación y acaban en la planta incineradora como residuo residual. Muchos de los sensores actuales no reconocen el plástico negro, e incluso los cartones de yogur con tapas de papel de aluminio acaban con el aluminio por error y luego en los residuos residuales."

Los residuos de hoy, el valioso recurso de mañana

Así que el proyecto Waste4Future está desarrollando un conjunto de sensores para las instalaciones de clasificación que, entre otras cosas, puede detectar las partículas negras de los residuos. Una combinación inteligente de diferentes sensores del conjunto de sensores, incluidos sensores infrarrojos y de terahercios, es capaz de determinar tanto los parámetros para clasificar el material lo más puro posible como el grado de degradación de la muestra. La edad de la muestra es relevante a la hora de evaluar si es apta para el reciclado mecánico y en qué medida. Cuando algo está demasiado dañado, ya no puede reciclarse mecánicamente, sino sólo químicamente. El conjunto de sensores permite identificar ambas propiedades. Detecta y relaciona varias propiedades físicas de los plásticos (ópticas, térmicas, etc.) utilizando tecnología de sensores, algunos de los cuales han sido desarrollados internamente. Los datos recogidos se cruzan y evalúan mediante técnicas de aprendizaje automático. El conjunto de sensores para identificar los residuos se instala encima de la cinta transportadora en una instalación de clasificación. A continuación, unas toberas de aire comprimido separan los materiales buscados o los contaminantes no deseados. El plástico clorado, como el cloruro de polivinilo (PVC), puede ser un problema en el reciclado químico. El contenido de cloro puede provocar una corrosión importante de los sistemas necesarios para ello, especialmente en el caso del reciclado químico. En general, cuanto más puro sea el plástico, mayor será la calidad del material reciclado.

Cuando el plástico es detectado por el sensor, se generan enormes cantidades de datos. "Los gemelos digitales ayudan a reducir la masa de datos a los esenciales y los transmiten a un modelo de evaluación que estamos desarrollando en el marco del proyecto, con lo que la cadena de reciclado, que antes se basaba en procesos, pasa a basarse en materiales", explica el investigador. En el proceso se tienen en cuenta factores como el consumo de energía y la huella de carbono. La combinación de una innovadora tecnología de clasificación, gemelos digitales, aprendizaje automático y un modelo de evaluación calcula dinámicamente, para una cantidad específica de residuos, qué ruta de reciclaje tiene más sentido desde un punto de vista técnico, ecológico y financiero. El modelo de evaluación calcula el impacto en el medio ambiente y proporciona información sobre cuestiones como cuánta energía se necesita para producir una tonelada de plástico nuevo. Este consumo de energía se compara con la energía necesaria para la recuperación energética. El modelo de evaluación analiza las distintas opciones de reciclado de plásticos para permitir una comparación real.

Los participantes en el proyecto están investigando posibles procesos de reciclado mecánicos (extrusión por fusión, purificación y fraccionamiento con disolventes) y químicos (solvólisis, pirólisis, gasificación) y comprobando su idoneidad para distintas composiciones de residuos plásticos. Cuando finalice el proyecto, en diciembre de 2024, será posible comparar componentes fabricados con plásticos viejos frente a materiales nuevos.

Economía circular en lugar de recuperación de energía

"Una sociedad sostenible con procesos neutros para el clima exige ajustes significativos en las cadenas de valor, que solo pueden lograrse mediante la innovación. En el marco del proyecto, estamos estudiando la mejor ruta posible para el reciclado, así como el proceso óptimo de clasificación, teniendo en cuenta consideraciones económicas y ecológicas, contribuyendo así a una reducción significativa de las emisiones de carbono en comparación con la recuperación de energía y permitiendo un alto grado de reciclado de los residuos que contienen carbono", afirma el físico.

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