Pirólisis para plásticos reciclados de alta calidad
Un paso hacia la economía circular: la pirólisis permite el reciclaje químico
Los plásticos de policarbonato son materiales muy solicitados en aplicaciones industriales gracias a su versatilidad y alta calidad. Sin embargo, el reciclado de residuos plásticos sigue teniendo límites hoy en día, ya que los métodos de reciclado mecánico no producen calidades adecuadas de material reciclado para todas las aplicaciones. En colaboración con la empresa química Covestro Deutschland AG, investigadores del Instituto Fraunhofer han desarrollado un método que permite recuperar las sustancias utilizadas originalmente para fabricar policarbonatos. En la pirólisis catalítica, un proceso controlado de calentamiento en un entorno sin oxígeno, los residuos plásticos se descomponen en sus componentes. Los fabricantes pueden entonces utilizar las materias primas para producir nuevos plásticos.
Para quien busque un plástico de alta calidad, el policarbonato (PC) es una elección obvia. Este material soporta temperaturas extremas, es ignífugo y resistente al rayado, la abrasión e incluso los ácidos diluidos. Además, es muy transparente. Todas estas propiedades hacen de los plásticos que contienen PC un material codiciado y versátil en aplicaciones industriales. Por ello, muchos fabricantes buscan formas de recuperar este valioso material reciclando los residuos plásticos. Pero las tecnologías convencionales, como el reciclado mecánico, producen calidades inadecuadas de material reciclado, que ya no puede utilizarse para fabricar productos de alta calidad.
La pirólisis permite el reciclado químico
Sin embargo, existen poderosas alternativas. Junto con la empresa química Covestro Deutschland AG, los investigadores del Instituto Fraunhofer de Tecnologías y Sistemas Cerámicos IKTS han desarrollado un método para el reciclado químico de policarbonatos mediante pirólisis catalítica. En la pirólisis, las sustancias se calientan en un entorno libre de oxígeno molecular. Como resultado, las sustancias se descomponen, por lo que los componentes utilizados originalmente para producir el plástico pueden recuperarse.
Jörg Kleeberg, científico de la oficina Fraunhofer IKTS de Freiberg, y su equipo perfeccionaron este método en el marco del proyecto PC2Chem. "Nuestro objetivo era reciclar los plásticos que contienen policarbonato de forma que las moléculas de alta calidad puedan recuperarse y volver al ciclo de producción industrial como materias primas", explica Kleeberg, experto en tecnologías del ciclo del carbono.
Para ello, los investigadores aprovechan la estructura específica de los policarbonatos. Los policarbonatos están formados por polímeros, una combinación de grupos moleculares llamados monómeros que están unidos entre sí. Cuando estos polímeros se exponen a tensiones térmicas como parte del proceso de pirólisis, los enlaces con las moléculas de alta calidad simplemente se rompen.
Horno rotatorio industrial
El equipo Fraunhofer utiliza un horno rotatorio para la pirólisis. Gracias a su robusta estructura y tamaño, el horno puede procesar incluso volúmenes relativamente grandes. Los residuos plásticos suministrados por Covestro en forma granulada se introducen en el horno, que gira mientras calienta el material en su interior. El primer producto del proceso es gas, que pasa a una unidad de condensación donde acaba convirtiéndose en un líquido aceitoso. A continuación, Covestro, socio del proyecto, transforma el líquido en las distintas moléculas útiles.
Para garantizar que el reciclado mediante horno rotatorio diera lugar a productos con una composición y un rendimiento óptimos, el equipo de investigadores tuvo que superar una serie de obstáculos en el laboratorio. Dividir los plásticos a alta temperatura es un proceso muy complejo y delicado. Esto significaba que el gran reto para el equipo del Fraunhofer IKTS era establecer los parámetros exactos del proceso de pirólisis: temperatura, tiempo de calentamiento y retención, enfriamiento, condiciones de presión y adición de sustancias auxiliares y suplementarias. Para colmo, los plásticos contienen aditivos como colorantes, abrillantadores, retardantes de llama, sustancias que afectan a la resistencia o la elasticidad e incluso estabilizadores de la luz. Todos estos aditivos complican el tratamiento en el horno rotatorio.
"Si los productos de la reacción provocada por la pirólisis en el horno rotatorio se enfrían demasiado despacio, los procesos químicos no se detienen, por lo que las moléculas que se han dividido forman nuevos enlaces. La única forma de obtener el alto rendimiento deseado de los productos objetivo es ajustar correctamente todos los parámetros en concierto con los demás. Por ello, realizamos pruebas exhaustivas, optimizando el proceso paso a paso", explica Jörg Kleeberg.
Para ello, los expertos del Fraunhofer IKTS han aprovechado sus años de experiencia en las áreas de conversión a alta temperatura e ingeniería de procesos. El proyecto PC2Chem avanza a buen ritmo. El reciclado permite recuperar hasta el 60% de los componentes originales. El sistema ha superado la fase inicial de pruebas de laboratorio y ahora se está probando a escala de planta piloto.
Un paso hacia la economía circular
La nueva tecnología de reciclado tiene ventajas tangibles para las aplicaciones industriales. El aceite de pirólisis extraído en el proceso contiene sustancias químicas de plataforma importantes para la industria química, como el estireno y el fenol. En la actualidad, para estos productos químicos todavía hay que utilizar materias primas fósiles procedentes de refinerías. Covestro también cree en las ventajas de este método: "Con el proceso de pirólisis catalítica, podemos recuperar materias primas para la producción de policarbonato a partir de diversas formas de residuos que contienen PC. De este modo, reducimos las emisiones de dióxido de carbono, conservamos energía y reducimos costes", explica la Dra. Stefanie Eiden, directora global de proyectos de pirólisis.
El Prof. Martin Gräbner, director del departamento de Ingeniería Energética y de Procesos del Fraunhofer IKTS en la sede de Freiberg, explica: "El objetivo no es que la pirólisis sustituya a los métodos de reciclado convencionales. Al contrario, es un complemento perfecto cuando se trata de recuperar plástico de alta calidad a partir de residuos plásticos. El método de pirólisis es un gran paso hacia la economía circular en los sectores industriales que procesan plásticos."
El equipo del Fraunhofer IKTS ya tiene la vista puesta en el siguiente paso. "También podemos adaptar el método de pirólisis a otros plásticos y sustancias mixtas. Los clientes industriales pueden acudir a nosotros con sus problemas de reciclaje y desarrollaremos una solución personalizada", afirma Jörg Kleeberg.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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