Projecte impulsat per Barcelona centre de Disseny i Oiko Design Office
Estudi per la Introducció de Plàstics Reciclats a través del Disseny
Teoria general del reciclatge
El reciclatge es defineix com a “la transformació dels residus d’un procés productiu per al seu fi inicial o per altres fins, sense tenir en compte la recuperació d’energia”.
Reciclable
Reciclat
Close Loop
Open Loop
El reciclatge, en funció dels materials que s’obtinguin, pot ser del tipus close loop quan els materials secundaris presenten unes propietats similars i un ventall d’aplicació equivalent o bé open loop quan els materials obtinguts tenen propietats i aplicacions tan distanciades de l’original que han de classificar-se com a nous materials. Tancar el cicle no implica que els residus es transformin en materials en un cicle tancat. Així, encara que en un model de circularitat idealitzat s’entengui que les ampolles es reciclaran en ampolles i les carcasses de mòbil en d’altres estructures protectores per aparells electrònics, és essencial evitar l’assumpció d’una circularitat perfecta per a focalitzar les fites que es plantegen en el nou model d’economia circular de manera realista i sostenible.
Reciclat en la pràctica
La valorització de plàstics en nous materials pot dur-se a terme mitjançant diferents tècniques com es veu descrit en la taula de la dreta encara que, generalment, el reciclatge dels polímers s'assumeix que es realitza a partir d’un procediment mecànic. Aquest procés mecànic consta de la separació, triturat, tractament i fusió del residu en un material que novament podria introduir-se en processos industrials. Aquest procés és més senzill que la despolimerització a nivell tècnic, però implica una elevada complexitat en quant a les restriccions que presenten els materials per a ser eficaçment processats. Els plàstics presenten unes limitacions molt restrictives per al seu reciclatge i les seves propietats tècniques i estètiques es veuen afectades fàcilment.
Reciclatge primari
Recuperació de scrap industrial net i homogeni mitjançant triturat i fusió.
Qualitat
Re-processament de residus de post-consum que requereixen separació, pretractament o descontaminació a per mitjà del rentat, re-grancejat mitjançant fusió i extrusió.
Reciclatge mecànic
Qualitat
Es despolimeritzen els residus barrejats a través de tractaments tèrmics o amb catalitzadors, fins que es trenquen les macromolècules i queden únicament molècules senzilles: monòmers. A partir d’aquests monòmers s’obté plàstic verge o combustible.
Reciclatge químic
Qualitat
Fases del reciclatge mecànic
Recollida del residu
Classificació
Triturat
Rentat i assecat
Grancejat
Els residus es recullen segons la seva procedència mitjançant canals formals com els destinats a envàs o RAEE o per mitjà de recollides privades com pot ser mobiliari de restauració en desús. Altres fonts de recollida i emmagatzematge són els residus barrejats. L'origen dels residus tindrà un impacte directe en el nivell de puresa o contaminació, així com en la quantitat i dispersió.
Els diferents materials es separen i classifiquen tant abans com després de ser triturats. Els processos de separació es poden classificar en: separació per flotació, on els materials amb densitats diferents es separen, per corrent d’aire, per aspiració, en les fraccions molt lleugeres com el film o restes d'etiquetes i separació òptica, que es realitza mitjançant infrarojos capaços de distingir amb precisió els diferents plàstics i fins i tot els colors.
Els productes es trituren per a reduir la seva mida i separa els seus components. Es realitza una successió de processos de triturat en partícules de diferent mida segons el moment de la fase de reciclatge en que es trobin. Es comença estripant el producte en trossos grans de diversos centímetres fins arribar a mides inferiors al centímetre o pols en funció del procés.
Els residus classificats o pretractats es sotmeten a diversos cicles de rentat en aigua i agents desinfectants per a lliurar-se de brutícia i greixos. Seguidament s’assequen, doncs el contingut d’humitat es un aspecte que compromet la qualitat del material i la seva capacitat de processat en etapes futures.
Es tracta d’un procés en el que el material es fon i posteriorment s’extrudeix en petites fraccions homogènies que permeten la injecció o d’altres processos de transformació de manera segura i contínua.
Condicionants que dificulten la reciclabilitat dels plàstics
Tot i que la majoria dels termoplàstics són reciclables, difícilment es poden obtenir materials reciclats amb capacitat de substituir a escala 1:1 les qualitats dels mateixos materials verges. Factors com els additius, diferències de fluïdesa o color afecten a les característiques finals del material quan es barregen diversos tipus de polímers o inclús en mescles del mateix tipus de plàstic. Tradicionalment els materials secundaris obtinguts es destinen en major part a productes amb baix valor afegit. De la mateixa manera, els materials verges substituïts han arribat a un nivell d’optimització tan alt que pot arribar a ser complicat obtenir materials d’origen reciclat d’altes prestacions competitius en front del mateix material en forma verge.
Representació dels aspectes que dificulten el reciclatge dels plàstics com, per exemple, la barreja amb altres materials com en els cables (a dalt dreta) que es componen per diverses capes de diversos plàstics i un nucli de coure. La presència d'additius com els retardants de flama en els equips electrònics (a dalt esquerra). A baix s’observen problemàtiques habituals amb envasos com la contaminació amb restes orgàniques com restes de menjar (esquerra) o de brutícia i altres contaminants (dreta)
Homogeneïtat
La mescla amb altres materials
Additius i càrregues
Neteja
El color
Degradació
Logística
Els principals paràmetres que tenen influència en la processabilitat del polímer i els majors condicionants de la qualitat del material obtingut son la temperatura de fusió i l’índex de fluïdesa. En el supòsit de que es mesclin dos plàstics amb diferent temperatura i es fon a la temperatura de fusió del material amb la temp. de fusió més alta, l’altre, el de menor temperatura, es degradarà o es cremarà. En el cas contrari, el de major temperatura de treball quedarà sense fondre dificultant la fluència del material. En el cas dels diferents MFI requerits per als diferents processos productius, fins i tot dins la mateixa formulació de polímers, l’aplicabilitat del material es veurà distorsionada tot i que per temperatura pogués ser compatible el flux del residu complet.
La presència d’impropis com pintures, tintes, adhesius o d’altres materials poden impossibilitar el reciclatge en funció de la quantitat i el tipus. Doncs poden arribar a degradar el material al cremar-se i quedar en forma de cendres o influir en la fluïdesa final del material.
Els reforços i d’altres ingredients que incrementen les propietats del material com ara els retardants de flama, màsters de color o fibres dificulten la compatibilitat dels materials i, de la mateixa manera que amb els contaminants poden arribar a impossibilitar el reciclatge del material i fer decréixer les seves propietats. En diversos casos, la toxicitat dels additius transforma els residus en materials perillosos i no es recomana el seu reciclatge o directament queda restringit per la llei.
Els agents contaminants orgànics o inorgànics presents en el material suposaran una dificultat afegida a l’hora del processament del material o, fins i tot, donaran lloc a impossibilitats tècniques incrementant els costos del rentat o induint a la seva degradació.
El color resultant de la mescla és també un aspecte important a tenir en compte, doncs aquestes mescles tendeixen a donar com a resultat un color marronós o negre que limiten la seva aplicació en productes per qüestions estètiques.
Agents com l’exposició a la llum, aigua, temperatura o d’altres pot fer perdre propietats al material.
La baixa densitat del material així com la baixa compactabilitat de nombroses peces fan que el transport esdevingui un problema degut la necessitat de grans volums per a moure poca massa, fet que es tradueix tant en un increment dels costos com de l’impacte ambiental.