Reciclado de PVC

Introducción

El PVC es el producto de la polimerización del monómero de cloruro de vinilo a policloruro de vinilo. La resina que resulta de esta polimerización es la más versátil de la familia de los plásticos; pues además de ser termoplástica, a partir de ella se pueden obtener productos rígidos y flexibles. A partir de procesos de polimerización, se obtienen compuestos en forma de polvo o pellet, plastisoles, soluciones y emulsiones.
Además de su gran versatilidad, el PVC es la resina sintética más compleja y difícil de formular y procesar, pues requiere de un número importante de ingredientes y un balance adecuado de éstos para poder transformarlo al producto final deseado.

Obtención de PVC

En 1930 B.F. Goodrich Chemical descubre que el PVC absorbe plastificante y que al procesarse se transforma en un producto flexible. Este descubrimiento hizo posible el desarrollo comercial inicial. Posteriormente con el empleo de estabilizadores más adecuados se hizo posible el desarrollo del mercado del PVC rígido; estos dos importantes desarrollos permitieron que el PVC se convirtiera en el termoplástico más versátil e importante del mercado mundial.
Entre sus principales aplicaciones se encuentran:
- Envases para agua mineral, aceites, jugos, mayonesa, champú.
- Perfiles para marcos de ventanas, puertas.
- Caños para desagües domiciliarios y de redes para agua potable
- Mangueras
- Blíster para medicamentos, pilas, juguetes
- Envolturas para golosinas
- Películas flexibles para envasado (carnes, fiambres, verduras)
- Film cobertura
- Juguetes
- Cuerina y papel vinílico (decoración)
- Catéteres y bolsas para sangre y plasma
- Pisos
- Recubrimientos
- Aislación de cables y componentes eléctricos
- Placas para muebles.

Artículos fabricados en PVC

La distribución de los productos de PVC por sectores, en un país típico, podría ser algo parecido a lo siguiente:

Reciclado de PVC
Desde un punto de vista puramente ecológico los “terrenos para rellenos” son la vía menos deseable como destino final de todos los plásticos y otros materiales porque no es fuente de reutilización de los mismos y a la escasez en muchos países de terrenos apropiados para cumplir esta función. Sin embargo son inevitables para deshechar productos o residuos para los cuales no hay opciones técnicas o económicamente viables para su recuperación, reciclado y reutilización.
El PVC no afecta a la seguridad de los rellenos sanitarios porque permanece inerte y no se descompone. Aún en este medio no genera cloro, ni ácido clorhídrico, como tampoco el monómero cloruro de vinilo.
En algunos sitios se lo emplea como revestimiento de los terrenos para deshechos, en forma de película, para prevenir la penetración de líquidos en las aguas subterráneas.
El PVC es un material reciclable y ya ampliamente reciclado en todo el mundo. Podemos, por tanto, diferenciar de forma clara los residuos generados por la industria transformadora de los residuos generados en las ciudades.
En los primeros lo habitual es reutilizar el material sobrante (scrap), convirtiéndolo en flamante materia prima que será reutilizada en nuevas producciones.
En el segundo caso (zonas urbanas) debe existir una buena organización por parte de las autoridades locales que garanticen la recolección selectiva a partir de estos residuos generados por la población.
En relación con los productos de PVC, tenemos que la presencia de ellos en los residuos urbanos es muy baja justamente porque, en el Mercosur por ejemplo, aproximadamente el 65% del consumo de PVC se destina a productos cuya vida útil supera los 50 años, tales como tubos y conexiones, cables, perfiles, etc., ya que el PVC resiste bien el envejecimiento y la intemperie.

Tipos de reciclado
El PVC es fácilmente reciclable y una vez reciclado tiene una gran variedad de aplicaciones. Si estudiamos la historia del PVC, vemos que su reciclaje es tan antiguo como su fabricación, lo que muestra que esta es viable tecnológica y económicamente.
Gracias a la facilidad de transformación y a su termoplasticidad, el PVC puede ser reciclado de las siguientes formas:
- Reciclaje mecánico: es el sistema más utilizado. Tenemos que considerar dos tipos de PVC, o sea, el procedente del proceso industrial o scrap (realizado desde las materias primas del material) y el procedente de los residuos sólidos urbanos (RSU). En ambos casos los residuos son seleccionados, molidos, readitivados de ser necesario, y transformados en nuevos productos. Lo que diferencia los dos tipos son las etapas necesarias hasta la obtención del producto reciclado como, por ejemplo, la necesidad de limpieza de los residuos que provienen del pos-consumo antes de su transformación.
El PVC recuperado y reciclado es empleado en la fabricación de innumerables productos, como tubos diversos, perfiles, mangueras, laminados, artículos de inyección, como cuerpos huecos, cepillos, escobas, revestimientos de paredes, suelas de calzados, artículos para la industria automotriz, etc.
- Reciclaje químico: Los residuos son sometidos a procesos químicos, bajo temperatura y presión para descomponerlos en productos más elementales como aceites y gases. Actualmente este proceso es aplicado sólo en países desarrollados, tales como Alemania y Japón.
- Reciclaje energético: Consiste en la incineración controlada de los residuos, bajo condiciones técnicamente avanzadas, para la recuperación de la energía contenida en el material. Esta tecnología es aplicada en toda Europa, EE.UU. y Asia, pero poco utilizada en América del Sur.
- Reciclaje por disolventes: alternativamente a estas formas de reciclaje, existe también la tecnología de disolución química del PVC a través de solventes (Vinyloop). Esta tecnología fue desarrollada por Solvay. Este es un proceso que demanda alta inversión y gran control de la unidad productiva.

Foto de planta de reciclado de PVC Vinyloop (Kobelco)

Proceso de reciclaje de PVC Vinyloop
Hoy en día, este proceso ha dado un paso más, es el único método actual de reciclaje que permite regenerar el PVC contenido en estructuras compuestas hasta ahora imposibles de recuperar mediante métodos tradicionales. Permite aislar el compuesto de PVC de los otros materiales como fibras de poliéster, tejidos naturales, metales, caucho, poli olefinas y muchos otros.

Esquema del proceso Vinyloop

El proceso se basa en una disolución del compuesto a reciclar con disolvente, seguido de un filtrado para separar el PVC de otros materiales y la eliminación del disolvente mediante el evaporado por ebullición. Otros pasos adicionales permiten añadir, a los materiales a reciclar, compuestos blancos o de colores así como de propiedades ignífugas.
Una característica interesante del PVC de la que el proceso Vinyloop se beneficia es su completa y rápida solubilidad en determinados disolventes. Este disolvente se recicla y el proceso, que funciona en circuito cerrado, no produce efluentes. La resina regenerada del PVC (según anuncia el fabricante) es de una calidad comparable a la del producto de origen. Además, presenta propiedades granulométricas que mejoran la productividad de las máquinas de transformación. La originalidad del proceso reside en el control y la eficacia de las soluciones tecnológicas propuestas, particularmente la precipitación selectiva del PVC tecnológicas propuestas, particularmente la precipitación selectiva del PVC.
En la actualidad los materiales reciclados son residuos de cables, marcos y persianas, films agrícolas, además de las lonas recubiertas de PVC. En el futuro se espera poder reciclar papeles pintados, revestimientos de suelo, membranas aislantes, blísteres, etc.

El plástico recuperado se puede volver a recuperar para su extrusionado (muebles de jardín, varilla de PVC para macarrón, perfilería de ventanas), calandrado (films para contenedores de líquido y embalaje) o inyectado (carcasas para teléfonos móviles, juguetes, etc.)

Texyloop
La empresa Ferrari puso en marcha en 2004 un sistema de recogida y reciclado de lonas de PVC que, desde entonces, permite volver a utilizar las fibras del material una vez los productos acabados de donde proceden han llegado al final de su vida útil. Este proceso, llamado Texyloop, incluía tres pasos importantes: la recogida de las lonas, su clasificación y preparado y finalmente su tratado en la planta de reciclaje. El proceso de reciclaje, basado en el proceso Vinyloop convertía tejidos revestidos de PVC en fibras, manteniendo muchos de sus aditivos, en un compuesto que se puede usar para la producción de productos de alta calidad.

Etapas del proceso

La aplicación principal de las fibras producidas se destina a los tejidos “no tejidos” por su alta tenacidad. El contenido medio de compuesto de PVC en el residuo debe ser de al menos 70%.
A este procedimiento se le han añadido dos pasos importantes que lo diferencian del proceso inicial, en primer lugar un centrifugado que ayuda a refinar el PVC contenido en la mezcla y en segundo lugar la inclusión de un reactor que permite separar el hilo de cobre u otras sustancias no deseadas en la mezcla a recuperar.

Esquema del proceso Texyloop

Separación de plásticos residuales mediante solventes
El proceso de disolución es un proceso lento, que ocurre en dos etapas. Primero las moléculas del solvente se difunden lentamente en el polímero para producir un gel hinchado. Esto puede ser todo lo que ocurre si por ejemplo las fuerzas intermoleculares polímero-polímero son altas debido a enlaces cruzados, cristalinidad o fuertes puentes de hidrógeno. Pero si estas fuerzas pueden vencerse por la introducción de fuertes interacciones polímero-solvente puede ocurrir la segunda etapa de la disolución. Aquí el gel se desintegra gradualmente en una solución verdadera. Solo esta etapa puede acelerarse materialmente por agitación. Aun así el proceso de disolución puede ser bastante lento para materiales de alto peso molecular.
Las relaciones de solubilidad en sistemas de polímeros son más complejas que aquellas entre compuestos de bajo peso molecular por las diferencias en tamaño entre las moléculas de polímero y las del solvente, la viscosidad del sistema, y los efectos de la textura y peso molecular del polímero. A su vez la presencia o ausencia de solubilidad al variar las condiciones como naturaleza del solvente o temperatura pueden brindar mucha información sobre el polímero.

Solubilidad del polímero
Un producto químico puede ser un solvente para otro material si las moléculas de los dos materiales son compatibles, es decir pueden coexistir en escala molecular y sin haber tendencia a separarse. Esta afirmación no indica la velocidad a la cual la solución puede formarse ya que esta depende de consideraciones adicionales tales como el tamaño molecular, la capacidad del solvente y de la temperatura. Las moléculas de dos especies diferentes serán capaces de coexistir si la fuerza de atracción entre moléculas diferentes no es menor que la fuerza de atracción de dos moléculas similares de cada una de las especies.
El PVC es soluble en ciclohexanona y tetrahidrofurano.

Fraccionamiento por adición de precipitante. La precipitación fraccionada se lleva a cabo agregando el precipitante a una solución diluida del polímero hasta que se desarrolle una leve turbidez a la temperatura de fraccionamiento. Para asegurar el establecimiento de un equilibrio la mezcla debe calentarse hasta que quede homogénea y se deja enfriar lentamente hasta la temperatura requerida que debe entonces mantenerse cuidadosamente. La fase precipitada se deja decantar a una capa coherente y la fase sobrenadante se retira. Se hace otro agregado de precipitante y se repite el procedimiento. El polímero se aísla de la fase precipitada que puede aún estar relativamente diluida (tal vez 10% de polímero).
El refraccionamiento se usa frecuentemente para lograr una mejor separación. Un procedimiento eficiente es restringir los experimentos iniciales a soluciones muy diluidas o refinar cada fracción inicial por una sola reprecipitación a una mayor dilución, regresando el polímero no precipitado a la solución principal antes de retirar la siguiente fracción.
El solvente y el precipitante deben escogerse de manera que la precipitación ocurra en un rango relativamente amplio de composiciones de solvente pero sea completa antes de que se alcance una proporción muy grande de precipitante. Otras consideraciones importantes son la estabilidad y volatilidad de los líquidos y su capacidad de formar una fase móvil.

Fuentes:
http://www.solvayplastics.com
http://omicron-iniciativasempresariales.es
http://www.interempresas.net
http://www.aapvc.org.ar
http://www.aliplast.org
Separation of Waste Plastics, Journal of Chemical - RAYMOND B. SEYMOUR