Reciclaje de materiales multicapa complejos

Irene Martín Estellés.

Investigadora en Reciclaje Químico.
AIMPLAS.

Adrián Morales Serrano.

Investigador líder en Reciclaje Mecánico.
AIMPLAS.

Los materiales multicapa complejos son ahora muy comunes y se utilizan ampliamente en la industria y en nuestra vida diaria gracias a los beneficios que ofrecen. Sin embargo, su principal problema radica en su uso inadecuado, lo que está provocando una crisis ambiental debido a la gran complejidad de su eliminación y control. El reciclaje de estos materiales es actualmente muy limitado, lo que hace esencial la optimización de los procesos de gestión y la búsqueda de alternativas más sostenibles para mitigar las complicaciones ambientales que conlleva su uso.

Estos materiales aparecieron por primera vez en la segunda mitad del siglo XX. Son una combinación de diferentes capas de material con distinta naturaleza química (Figura 1). Estas capas suelen estar compuestas de PE, cartón, papel Kraft, aluminio, PET, PA o PP y se consideran materiales avanzados porque sus múltiples capas están especialmente diseñadas para combinar las propiedades individuales de cada una en un solo material. Su estructura es el resultado de la unión de las capas por adhesión o fusión.

Estos materiales se utilizan con mayor frecuencia en la industria del envase, donde se han convertido en una solución revolucionaria. Son cruciales para mantener la frescura y la calidad de los productos, especialmente en el caso de alimentos, bebidas y productos farmacéuticos. Además, ofrecen una mayor resistencia a la rotura, el desgarro, el pellizco, la perforación y el calor, lo que los hace adecuados para una amplia gama de aplicaciones. En términos de rentabilidad, los envases multicapa también son una alternativa valiosa gracias a su mejor rendimiento, la reducción de materiales en las capas y su versatilidad para adaptarse a diferentes necesidades.

A nivel mundial, se han producido aproximadamente 10 mil millones de toneladas de plástico desde la década de 1950. De esta cantidad, alrededor de 6.300 millones de toneladas se han convertido en residuos, de los cuales solo el 9% se ha reciclado, mientras que el 79% restante termina en vertederos y en el medio ambiente[2]. Los envases representan una parte significativa de esta producción[3], lo que indica que los envases de productos generan más residuos plásticos que cualquier otra industria.

El reciclaje se considera una actividad esencial para la gestión adecuada de estos residuos complejos. El objetivo principal es reducir el impacto ambiental y maximizar el uso de los residuos como fuente de recursos, reduciendo así la dependencia de los recursos naturales. Para lograr este objetivo, es necesario separar los flujos de materiales (o capas) en estos residuos complejos, especialmente las piezas de plástico, para posteriormente gestionarlas de forma aislada y poder reincorporarlas a la cadena de valor del producto, como se espera en una economía circular. Por lo tanto, la combinación del reciclaje mecánico y físico es una de las soluciones más prometedoras.

Como etapa previa al reciclaje, la identificación y clasificación de los residuos es clave, ya que una separación óptima de los mismos garantiza mejores resultados de reciclaje. Existen diferentes técnicas probadas, como la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) y otras tecnologías emergentes, incluidas cámaras de visión artificial e incluso inteligencia artificial, que pueden distinguir diferentes tipos de residuos multicapa en función de su composición, morfología e incluso su origen.

Para el reciclaje, el enfoque más favorable es la delaminación de las capas de material, ya sea mediante la disolución selectiva de los adhesivos que las mantienen unidas o mediante la disolución selectiva y la recuperación en cascada de los diferentes polímeros que componen la estructura (Figura 2). El reciclaje físico implica la aplicación de procesos de disolución y precipitación selectiva (sin comprometer la estructura de las cadenas poliméricas) con el objetivo de separar y purificar los diferentes materiales plásticos presentes en la estructura. Una vez disuelto uno de los componentes objetivo, se separa del resto y se precipita utilizando otro disolvente selectivo (que actúa como antisolvente) u otras técnicas como la evaporación del disolvente. En la disolución del adhesivo, el resultado es una mezcla de las diferentes capas en estado sólido.

Esto plantea otro desafío, ya que la separación de los diferentes materiales puede ser compleja dependiendo de sus propiedades. Se están estudiando y probando tecnologías de separación como la elutriación y la separación por efecto triboeléctrico.

Se están investigando otros disolventes con un impacto menos negativo y procedentes de fuentes naturales, como el limoneno[4] y el cimeno[5], y realizando estudios de investigación más innovadores, como el de Preetam et al.[6], que utiliza la tecnología de fluidos supercríticos (SCF). Sus ventajas incluyen tiempos de proceso totales más rápidos y un menor uso de disolventes.

Hoy en día, la sociedad se rige por un modelo de consumo lineal que no implica la reutilización de residuos. En este tipo de economía, la prioridad suele ser el beneficio económico, sin considerar la sostenibilidad. Todos sabemos que los recursos del planeta son limitados, lo que refuerza la importancia de la economía circular. Lamentablemente, una gran parte de los envases de plástico separados para su reciclaje todavía terminan en vertederos o se incineran. Sin embargo, cada día más empresas, como DyeCoo, Gravity Wave, Close the Loop y Procter & Gamble, se han unido a esta economía.

AIMPLAS, Instituto Tecnológico del Plástico participa activamente en diversas iniciativas que incluyen técnicas de reciclaje físico mediante el método de disolución selectiva y métodos de reciclaje mecánico para la posterior separación de materiales. Los envases tratados proceden de flujos de residuos multicapa reales procedentes de vertederos. Un caso concreto que utiliza esta técnica de reciclaje es el proyecto RECIPLUS, financiado por el Instituto Valenciano de Competitividad e Innovación (IVACE+i) y los fondos FEDER.

Este proyecto estratégico busca promover la economía circular en la industria del embalaje. Las técnicas de identificación y cribado se combinan con la delaminación de materiales multicapa para obtener productos reciclados de alto valor añadido (Figura 3).

Este caso de éxito demuestra que el reciclaje de estos materiales plásticos es una realidad alcanzable y beneficiosa para el medio ambiente. Su futuro en la economía circular del plástico es prometedor, aunque la colaboración entre gobiernos, empresas y consumidores es decisiva para lograr un sistema verdaderamente circular, donde los plásticos se reutilicen y reciclen eficientemente, contribuyendo así a un planeta limpio y sostenible.

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[1] V. Lahtela; S. Silwal; T. Kärki. Re-processing of Multilayer Plastic Materials as a Part of the Recycling Process: The Features of Processed Multilayer Materials. Polymers. Vol. 12, 2517, 2020. https://doi.org/10.3390/polym12112517.

[2] United Nations. Sustainable development goals. What is plastic pollution? 2023. https://www.un.org. (Visto el 03/25).

[3] S. Leahy. This plastic packaging is a recycling nightmare. National Geographic Society, 2019. https://www.nationalgeographic.es/medio-ambiente/2019/07/este-envase-de-plastico-es-una-pesadilla-del-reciclaje (Visto el 03/25).

[4] Ozeki, T., Ida, D. & Osa, M. A quantitative evaluation of solvent quality of an environmentally friendly solvent ‘d-Limonene’ for polystyrene. Polym J. Vol. 56, 121–125, 2024.

[5] C. Regino; J. Gorre; T. P. Tumolva. Solvent and non-solvent selection for the chemical recycling of waste Polyethylene (PE) and Polypropylene (PP) metallized film packaging materials. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. Vol 463, 2020.

[6] A. Preetam; P. R. Jadhao; S.N. Naik; K.K. Pant; V. Kumar. Supercritical fluid technology – an eco-friendly approach for resource recovery from e-waste and plastic waste: A review. Separation and Purification Technology. Vol. 304, 2023.