Proyecto R3BORN, desarrollo de un sistema innovador de compatibilización y reciclado de residuos plásticos

R3BORN es un proyecto de investigación financiado por el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial y que tiene por objetivo desarrollar e implementar nuevas tecnologías de reciclado para una fracción de residuos plásticos procedentes de packaging que actualmente son depositados en vertederos o incinerados debido a su difícil reciclaje y reincorporación en la cadena de valor. 

El consorcio del proyecto está formado por 6 empresas  y 2 centros tecnológicos que engloban todo el ciclo del reciclaje de productos plásticos. Gracias a esto, se adquiere un carácter multidisciplinar que permite abordar el reto del reciclaje de materiales plásticos procedentes de packaging desde todos los frentes:

• Recogida, clasificación y acondicionamiento. FERROVIAL SERVICIOS, ha dotado de materia prima al proyecto con los residuos plásticos procedentes de embalaje, que se generan en sus instalaciones de tratamiento de residuos, tras separar y recuperar todas aquellas fracciones plásticas valorizables. En este mismo sentido, CALAF INDUSTRIAL ha trabajado en la mejora del proceso de selección y criba de los residuos plásticos para aumentar su eficiencia global.
• Desarrollo de compatibilizantes. La empresa química CROMOGENIA ha desarrollado productos que servirán para mejorar las propiedades de los materiales reciclados al aumentar su compatibilización. Los productos desarrollados están actualmente en fase de prueba.
• Preparación de masterbatches de los agentes compatibilizantes y compounding. GALLOPLAST llevará a cabo el procesado del material y lo enviará a los usuarios finales.
• Fabricación de demostradores. Se inyectarán con diferentes porcentajes de carga de material reciclado asientos de plástico por parte de FIGUERAS y contenedores de recogida de residuos urbanos por parte de CONTENUR, para cerrar de forma evidente el ciclo del reciclaje.

El Centro de Innovación de Infraestructuras Inteligentes (CI3) está dando soporte a FERROVIAL SERVICIOS en el análisis técnico y económico de la viabilidad de los procesos y productos que se están desarrollando en el proyecto. Por otro lado, el centro tecnológico LEITAT está presente en todas las actividades del proyecto, colaborando con los miembros del consorcio en la ejecución de sus tareas. La mejora de la eficiencia de los sistemas de separación y criba de materiales plásticos y la síntesis de nuevos agentes compatibilizantes han sido las actividades en las que se han concentrado sus esfuerzos hasta el momento.

Los materiales que se contemplan en el marco del proyecto R3BORN son los que tienen mayor presencia en aplicaciones de embalaje: polietileno (PE), polipropileno (PP), polietilen tereftalato (PET), poliamidas (PA), polietilen vinil alcohol (EVOH), poliestireno (PS) y poliestireno expandido (EPS). Partiendo de esta base, se fijaron los objetivos específicos del proyecto en la reducción de un 15% del residuo plástico procedente del packaging que se gestiona en incineración y en depósito controlado; y un 20% de las materias primas empleadas en piezas de gran tamaño moldeadas por inyección. De esta manera, se conseguiría reducir hasta un 40% la huella de carbono asociada a la producción y emisión de gases de la recuperación energética de la fracción de plásticos residuales mediante procesos actuales.

Con el proyecto R3BORN se obtendrán nuevos métodos y productos que ayudarán a incrementar el potencial de recuperación de materiales plásticos de los residuos que, debido a las actuales limitaciones en las tecnologías de recuperación y reciclaje, acaban incinerados o en vertedero, reincorporándolos en la cadena de producción y alargando su vida útil. De esta manera se avanza en la dirección del concepto residuo-recurso, reduciendo los impactos ambientales, económicos y sociales, apostando por la economía circular.

Compatibilización de mezclas de polímeros

Los compatibilizantes disponibles en el mercado hoy en día son limitados y suelen producir materiales de mala calidad con un bajo impacto en aplicaciones de alto valor añadido. Además, la mayoría de estos productos están dirigidos a las mezclas poliolefínicas, dejando de lado otros sistemas más complejos que sí se abordarán en el proyecto R3BORN, como por ejemplo, mezclas de polímeros con diferente polaridad y naturaleza química, principalmente procedentes de sistemas multicapa. Durante el proyecto R3BORN, se desarrollarán diferentes familias de compatibilizantes para tratar de mejorar las propiedades finales de las mezclas olefínicas en comparación con las obtenidas actualmente y para valorizar los residuos de sistemas multicapa que hoy en día no tienen ninguna aplicabilidad en el mercado. Todo esto se llevará a cabo mediante la síntesis de nuevos compatibilizantes basada en técnicas sintéticas novedosas y complejas que producen estructuras controladas de alta funcionalidad que promueven la interacción entre fases de las mezclas. Estas nuevas estructuras poliméricas representarán una evidente ventaja frente a los agentes compatibilizantes del mercado actual, basados exclusivamente en copolímeros de bloque, aleatorios, o en nanoarcillas con funcionalización estándar. Este tipo de compatibilizantes están básicamente orientados a la compatibilización de los sistemas binarios en los que uno de los polímeros aparece en una cantidad muy baja, mezclas que a efectos prácticos pueden ser consideradas como un homopolímero contaminado. Aún así, incluso en estos casos las propiedades del polímero compatibilizado tienden a ser pobres y si se reintroducen de nuevo a la cadena de producción, su rendimiento no es suficiente para la mayor parte de las aplicaciones, terminando por utilizarse siempre en aplicaciones de bajo valor añadido.  

El proyecto R3BORN producirá toda una familia de materiales poliméricos con un rendimiento suficiente para competir con las materias primas que se utilizan actualmente en aplicaciones de inyección de grandes piezas. El anclaje reforzado entre fases, incluso en los sistemas de mezclas de polímeros terciarios o cuaternarios, dará lugar a un material capaz de sustituir a los polímeros vírgenes que se están utilizando hoy en día, con los consiguientes beneficios, tanto para el medio ambiente como económico, que eso representará. Este gran reto constituye un hito todavía no alcanzado por materiales reciclados hasta el momento, y menos aún dentro de los residuos de envases, los cuales presentan una composición muy compleja.

La relación que hay entre las empresas y los centros mediante el consorcio del proyecto permite crear un flujo de comunicación entre la gestión de residuos y el desarrollador de agentes compatibilizantes que permitirá el diseño de agentes compatibilizantes específicos para los grupos de polímeros a recuperar con la composición aproximada de cada uno de ellos. Pudiendo obtener de esta manera una mayor eficiencia en el reciclaje y mejores propiedades del compound producido.

Las síntesis de los agentes compatibilizantes del proyecto R3BORN se han llevado a cabo en las instalaciones de LEITAT y de CROMOGENIA y han estado enfocadas al desarrollo de nuevos copolímeros y polímeros hiperramificados funcionalizados mediante diferentes rutas sintéticas. Hasta el momento se han desarrollado 3 agentes que se encuentran en fase de prueba para determinar su capacidad como compatibilizante.

Polímeros reciclados en la industria

El proyecto R3BORN introducirá en la industria de la fabricación de productos plásticos dos familias principales de materiales reciclados a base de polímeros olefínicos (PE, PP) y a sistemas multicapa, respectivamente. La primera familia, ha sido ampliamente estudiada, y hay varios enfoques para su compatibilización. Sin embargo, es altamente dependiente de la relación de PE/PP  limitándose a mezclas con porcentaje muy bajo de uno de los polímeros dispersos en una matriz continua de la otra. El proyecto R3BORN permitirá la recuperación de mezclas independientemente de la composición de los residuos, aumentando la cantidad y calidad de flujo de residuos reciclables Por otra parte, el reciclaje de los sistemas multicapa dará lugar a un producto final versátil que podría enfocarse al reemplazo de algunos polímeros técnicos, un hito nunca alcanzado hasta ahora.

Se dará lugar a un amplio conjunto de materiales reciclados que podrían ser competitivos en términos de rendimiento, sostenibilidad y precio comparados con las materias primas empleadas en la actualidad. La composición heterogénea de las mezclas de plástico puede proporcionar, a través de la buena compatibilización, una variedad de propiedades finales que conduzcan a aplicaciones innovadoras que los materiales reciclados no aspiraban a alcanzar. En global, por lo tanto, el porcentaje de material reciclado utilizado aumentará gracias al proyecto R3BORN, con el gran impacto económico, social y ambiental que esto representa.

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