Procesos de reciclaje de PET para fabricación de botellas

Le contamos sobre las tecnologías para el proceso de reciclaje de PET que garantizan la recuperación de la resina para fabricar nuevas botellas.

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Años atrás, las botellas pos-consumo de PET se reciclaban para producir principalmente textiles, carpetas y láminas extruidas. Se reconoció desde entonces que estos mercados no son lo suficientemente grandes como para absorber los volúmenes generados por los mercados de bebidas empacadas en botellas de PET.

Resulta lógico pensar que la única salida al problema de la utilización efectiva de los desperdicios de PET es su utilización en la fabricación de nuevas botellas para bebidas. Para reforzar esta idea, la legislación europea también promueve esta aplicación ofreciendo incentivos como el que existe en Bélgica.

En este país, un impuesto denominado Eco-Tax sobre las botellas de PET será condonado si las botellas nuevas fabricadas contienen al menos un 50 % de material reciclado. La utilización de este material reciclado en el soplado de nuevas botellas sólo es posible si se cumplen ciertas demandas mínimas con respecto a la calidad y el desempeño. El material reciclado debe ser mejorado en varios aspectos antes de poder ser empleado en la fabricación de botellas.

Proceso de reciclaje de PET

Durante la vida útil de las botellas de PET, las características del material cambian debido a las exposiciones térmicas a las que son sometidas, que provocan la reducción de la viscosidad intrínseca desde valores de cerca de IV= 0,82 dl/g a valores de aproximadamente IV = 0,76 dl/g. Debido a que la viscosidad intrínseca es una medida del peso molecular de la resina, se puede afirmar que la integridad del material es afectada negativamente, provocando una disminución de la estabilidad y de la resistencia a la presión de la botella.

Por otro lado, la contaminación de la pared de la botella, debido a la difusión de los mismos componentes del producto llenado en ella, representa un reto adicional en el manejo del material reciclado. Esto es especialmente cierto en los casos en que la botella ha estado expuesta a sustancias tan agresivas como ácidos, fertilizantes, detergentes para el hogar, etc.

El objetivo de un proceso de reciclaje de PET debe ser el de convertir nuevamente el material en una resina apta para la producción de botellas. Esto implica en primer término que la viscosidad intrínseca debe volver a ser IV ≥ 0,82 dl/g. Por otro lado, no deben existir sustancias contaminantes, como los aromáticos, y otros químicos como el acetaldehído y el glicol de etileno no deben presentarse en la pared del PET reciclado en cantidades no recomendadas. Aquí cabe aclarar que esto implica que no deben usarse aditivos que actúen como contaminantes del material. Los análisis de cromatografía de gases deben indicar que las características sensoriales del reciclado deben ser mejores que aquellas del producto virgen, en lo posible.

En el presente existen varias tecnologías que, aplicadas al tratamiento de los desperdicios de PET de cualquier origen, garantizan la recuperación de la resina con una calidad que se presta para la fabricación de nuevas botellas de bebidas de consumo humano; estas tecnologías también son denominadas procesos de recuperación "botella a botella". Se pueden clasificar en dos: aquellas que no emplean procesos químicos convencionales de tratamiento del material de desperdicio, y aquellas que sí lo hacen. Entre las primeras se destaca el proceso Vacurema, de Erema, y entre las segundas están los procesos de Stehning, URRC, SuperCycle y Buhler.

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¿Qué se puede fabricar con el PET reciclado?

El PET (tereftalato de polietileno) reciclado es un material versátil que puede ser utilizado para fabricar una amplia gama de productos. Algunos ejemplos de lo que se puede fabricar son:

• Botellas y envases: El PET se utiliza comúnmente para fabricar nuevas botellas y envases para productos como agua, bebidas gaseosas, aceites comestibles, productos de limpieza, entre otros.
• Fibra textil: Se puede convertir en fibras textiles como poliéster reciclado, que se utiliza en la fabricación de prendas de vestir, alfombras, tapicería y otros productos.
• Filamentos para impresión: Se utiliza para producir filamentos en impresoras 3D, lo que permite la creación de objetos tridimensionales de forma sostenible.
• Envases para cosméticos y productos de cuidado personal: Se emplea en la fabricación de envases y recipientes para productos cosméticos como cremas, lociones, champús y geles de ducha.
• Envases y bandejas para alimentos: El Polietileno Tereftalato se utiliza en la fabricación de envases y bandejas para alimentos, proporcionando una opción sostenible y segura para el envasado de productos alimenticios.
• Materiales de construcción: El PET reciclado puede ser utilizado en la fabricación de materiales como láminas, paneles, tuberías y aislantes, brindando una alternativa más ecoamigable a los materiales convencionales.

Cabe resaltar que estos son solo algunos ejemplos, de los productos que pueden ser fabricados utilizando PET reciclado. La capacidad de reciclaje de este material contribuye a la reducción de residuos y a la promoción de una economía circular, fomentando la sostenibilidad y el cuidado del medio ambiente.

Recuperación de PET sin reactores

La empresa Erema, de Austria, ofrece desde 1997 su tecnología Vacurema para la recuperación de PET de desperdicio. Según se recuerda en esta compañía, en los primeros años se usó predominantemente para la producción de granulado y fibras. A partir de la certificación FDA del método Vacurema en noviembre 2000 y cuando la calidad del granulado ya era apropiada para ser usado en contacto directo con alimentos, aumentó considerablemente su demanda en el área de las empresas productoras de comestibles. Al principio se trataba de residuos de producción relativamente limpios que se reciclaban para uso en contacto con alimentos. Sin embargo, casi todas las máquinas surtidas desde el año 2001 se han destinado al procesamiento de materiales pos-consumo lavados.

De acuerdo con representantes de Erema, la tecnología Vacurema ofrece dos características importantes de rendimiento que no se pueden obtener con las técnicas convencionales, a menos que se incurra en costos mucho más elevados:

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Debido al hecho de que en la producción de botellas para bebidas se exige que el granulado tenga una viscosidad intrínseca con valores entre 0,80 dl/g y 0,82 dl/g, es necesario aumentar la viscosidad del material recuperado pos-consumo.

Según Erema, este problema se resuelve anteponiendo al proceso Vacurema un cristalizador-secador continuo, desarrollado especialmente. En este cristalizador-secador se precalienta el material, se seca y precristaliza. El material molido pasa posteriormente al reactor a través de una compuerta de vacío. "No sólo se minimiza aquí la humedad residual debido a que el proceso es continuo y se lleva a cabo en alto vacío, sino que también se eliminan ciertos contaminantes del material en forma eficaz.

Un efecto secundario muy importante de la aplicación del vacío a alta temperatura es el aumento simultáneo de la viscosidad intrínseca". Erema explica que de este modo un material de PET recuperado de botellas usadas con un IV de 0,77 dl/g puede incrementarse a un IV de más de 0.80 dl/g, de manera consistente y sin la adición de agentes químicos y, por ende, sin necesidad de invertir en reactores químicos convencionales.

De acuerdo con fuentes de la compañía, el procesamiento directo tiene otros beneficios, como la ocurrencia de una sola etapa de fundición del material, lo cual disminuye de manera importante los fenómenos que conducen a su degradación. Y por otro lado, sólo se requiere de la colaboración de un operario para manejar el sistema. "La línea cuenta con los equipos de filtración tradicionales de Erema, que por su mayor tamaño aseguran una operación automática con etapas de autolimpieza".

La sección del sistema encomendada a SML comienza con la bomba de dosificación, seguida del dado plano de formación de la lámina, la calandria de pulimento, la unidad de medición de espesores, y los sistemas de halado y embobinado.

Recuperación de PET con unidades de reacción

El proceso de reciclaje de PET Stehning fue desarrollado originalmente por la empresa OHL Apparatebau & Verfahrenstechnik GmbH de Alemania, una subsidiaria de la empresa de reciclaje PET Kunststofferecycling GmbH, también de Alemania. El proceso comprende una etapa de extrusión con reacción química superimpuesta y otra de pos-condensación del material. De manera más detallada, las etapas del proceso son:

• Lavado y separación del desperdicio de PET (películas y botellas)
• Separación de PET transparente del coloreado
• Remoción de contaminantes como los metales y el PVC
• Molienda y lavado principal, seguido de secado
• Extrusión reactiva y filtración del material fundido
• Pos-condensación en estado sólido del material reciclado
• Aplicación de controles de calidad para empaques de alimentos

Kenplas es una de las compañías que están aplicando el proceso Stehning para el reciclaje de PET. Esta compañía ingresó a la industria de los plásticos en 1993 y construye equipos para el procesamiento de PET, como máquinas de inyección, estirado y soplado, moldes para preformas y formación de botellas y artículos como tapas para botellas.

Para comenzar, el proceso recibe el desperdicio en forma de botellas y lo termina con la fabricación de nuevas botellas. Kenplas denomina su operación de reciclaje B2B del nombre "botella a botella" en inglés. Para Kenplas el proceso es económico y efectivo desde el punto de vista financiero.

Según lo explican los representantes de la empresa, las escamas de botellas recuperadas se pueden convertir nuevamente en botellas de alta calidad. Los análisis de cromatografía de gases muestran que las características sensoriales del reciclado son aún mejores que aquellas del producto original. Los contenidos de acetaldehído y glicol de etileno son mucho más bajos que los valores aceptados tradicionalmente, debido a la aplicación de vacío durante el proceso de re-polimerización en fase sólida.

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Proceso de las escamas de PET

El material reciclado consiste de escamas de PET obtenidas después de lavado, selección por color y homogenización. En el proceso de Kenplas, las escamas de las botellas de PET se alimentan continuamente en un extrusor de tornillo doble sin necesidad de efectuar una etapa de secado previo. El diseño de los tornillos tiene una configuración específica que permite diferenciar las zonas de venteo. En estas zonas, las escamas son sometidas a un proceso de secado cuidadoso, y luego, cuando el material está fundido, se efectúa otro procedimiento eficiente de desgasificación donde la mayoría de los subproductos volátiles y residuos orgánicos son removidos.

La geometría del tornillo, el perfil de temperatura de extrusión y el tiempo de residencia determinan la calidad del producto final. El extrusor garantiza, como lo afirma Kenplas, un tratamiento único para toda clase de materiales de PET reciclados. Un filtro ubicado en el sistema de extrusión remueve los sólidos no fundidos. Sin embargo, existe un mínimo incremento del color amarillo en la resina; pero aunque no puede evitarse, está por debajo de los valores que podrían impedir su uso en empaques de alimentos.

Después de la granulación, el PET amorfo se alimenta a un sistema discontinuo de repolimerización en estado sólido, SSP (sigla del nombre en inglés), proceso que se lleva a cabo hasta cumplir con los parámetros exigidos para cada tipo de aplicación para contacto con alimentos. El sistema consiste de un reactor giratorio, tipo Stehning, que opera a alto vacío. El proceso se realiza por tandas, en donde inicialmente ocurre la cristalización y luego la condensación química y descontaminación de la resina. De acuerdo con el proveedor, cualquier contaminante aún presente en el material es casi totalmente removido por la acción del vacío aplicado.

Los parámetros que se controlan en esta etapa son la presión, la temperatura y el tiempo de residencia. El material ya tratado se enfría y es sometido a los procesos de evaluación de calidad para definir los usos que puede tener, entre los cuales puede perfectamente estar el de botellas para contacto con alimentos, afirma Kenplas.

El proceso de United Resource Recovery Corporation, URRC, es una combinación de métodos mecánicos y químicos. El sistema fue desarrollado por el industrial de origen mexicano, Carlos Gutiérrez, presidente de la empresa del mismo nombre (URRC), ubicada en Spartamburg, Carolina del Sur.

El proceso cumple con las más estrictas exigencias de las autoridades sanitarias en Estados Unidos, la Unión Europea y Australia. Sólo Suiza y Estados Unidos cuentan actualmente con plantas de ese tipo, según afirman representantes de esta compañía. URRC contactó inicialmente a Coca Cola Co. con asiento en Atlanta y firmó un acuerdo de desarrollo tecnológico con esta compañía en 1996. Luego logró la aprobación del FDA, Food and Drug Administration, en 2001, para usar material recuperado de los desperdicios municipales y poder fabricar botellas apropiadas para contacto con alimentos.

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Un aspecto clave de esta tecnología es el empleo de una especie de cepillado químico, el cual sirve para remover los contaminantes de la superficie de las botellas de PET. Como "cepillo químico" se utiliza soda cáustica.

Con este procedimiento es posible trabajar casi todo tipo de material de post-consumo en la corriente de entrada. Por ello, el reciclado de PET realizado con la tecnología URRC no tiene restricción con respecto al origen de los envases. La forma de suministro y el grado de suciedad juegan un papel secundario, de acuerdo con URRC. El procedimiento se puede aplicar en el reciclaje de botellas no retornables y retornables que ya no sirven para la producción.

La materia prima del proceso son las botellas de PET seleccionadas de acuerdo con su color. Normalmente, las botellas de reciclaje llegan en forma de pacas que contienen entre 3.000 y 5.000 unidades. Estas pacas se cargan sobre bandas transportadoras, donde son desarmadas y alimentadas a un molino. La molienda se realiza en seco.

El material resultante es una mezcla de PET, etiquetas y tapas, las cuales deben ser separadas entre sí. Las etiquetas plásticas y de papel se remueven en un proceso de arrastre con aire soplado; la fracción de etiquetas que continúa adherida a las escamas de PET se remueve subsecuentemente en un proceso de lavado.La fracción de poliolefinas correspondiente a las tapas se separa en un proceso que hace uso de la diferencia de densidades de los materiales.

Las escamas de PET, ahora limpias y clasificadas, se llevan al proceso URRC en sí, el cual se inicia con un proceso de secado para remover la humedad del proceso de lavado. Las escamas se introducen en un túnel rotatorio de 3 metros de diámetro para ser recubierto con soda cáustica seca. Un perfil de temperatura especial se mantiene en la dirección axial del túnel a lo largo de sus 26 metros de extensión. El secado previo al tratamiento con soda evita la degradación de la resina por efecto de la humedad.

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La resina de PET y la soda cáustica se mezclan por efecto de la rotación del túnel, y por efecto de la temperatura ocurre una reacción entre la soda sólida y el PET sólido y seco. La reacción ocurre pues en fase sólida sobre la superficie de las escamas de PET, dando lugar a la remoción de la capa superficial de la resina para dar glicol de etileno y ácido tereftálico como productos de reacción. De esta manera, cualquier contaminante adherido a la superficie es removido, incluyendo los pegantes de las etiquetas y otras sustancias indeseables. Aire soplado evacua los contaminantes en el túnel.

El tiempo de residencia dentro del túnel alcanza un número determinado de horas, al final de las cuales se obtiene una mezcla sólida de sales y escamas de PET limpias. Las sales se remueven por medio de una filtración mecánica y los residuos se remueven con lavado. Un separador de metales remueve también las últimas trazas de residuos minúsculos de estos materiales. La calidad del material es verificada en intervalos de tiempo.

La primera planta comercial que emplea la tecnología URRC fue instalada en Suiza en el año 2000 y es operada por la compañía RecyPET AG, en la ciudad de Frauenfeld. Esta planta tiene una capacidad de 13.000 toneladas anuales. Suiza es uno de los países más avanzados en el mundo en cuanto a la capacidad de recuperar las botellas de PET del mercado de consumo, en donde alcanza una eficiencia superior al 83%, que representa más de 22.000 toneladas anuales de botellas.

De esta cantidad, el 80 % se obtiene por medio de un proceso de recuperación a partir de los desperdicios municipales. Con el sistema URRC Suiza fue uno de los primeros países en implementar el reciclaje botella a botella, lo que ha posibilitado hacer botellas nuevas con material 100% reciclado; este valor excede los alcanzados anteriormente, que rondaban cifras 25 y 40%, gracias a que se incorpora el material reciclado entre capas de PET virgen, según explican representantes de RecyPET.

En el presente año URRC está construyendo la primera planta de reciclado total de PET en Latinoamérica. Con una inversión de 20 millones de dólares, esa instalación estará funcionando para antes de fin de año en ciudad de Toluca, México. Su capacidad será de 40.000 toneladas por año y el operador será Coca-Cola de México. URRC recientemente formó una sociedad con la firma de ingeniería Azure Technologies Inc., de Chicago, con el nombre URR-AZ. Esta sociedad está encargada de construir la planta de reciclaje para Coca Cola de México.

En el año 2001 la empresa que en ese momento se denominaba Schmalbach-Lubeca inició la expansion y modernización de su planta de reciclaje de PET en la ciudad de Beanune, Francia. La tecnología empleada es denominada SuperCycle y fue desarrollada por Schmalbach Lubeca a comienzos de los años noventa.

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El mejoramiento realizado al proceso SuperCycle estuvo orientado a hacerlo más competitivo desde el punto de vista económico. Esto se logró combinando en una operación continua dos funciones que antes se realizaban de manera separada. El material de pos-consumo se seca limpia en un proceso de extrusión y luego se trata en un reactor de policondensación en estado sólido, que opera continuamente. Al combinarse estos dos procesos se logran ahorros importantes en consumo de energía y se incrementa la capacidad de producción.

Este mejoramiento en el proceso de tratamiento del PET reciclado tuvo el apoyo de la empresa Buhler Technology Group, de Uzwil, Suiza, compañía que ya había desarrollado su propio proceso de reciclaje botella a botella. El extrusor de Buhler cuenta con un diseño inusual, y consiste de un anillo conformado por doce tornillos de extrusores gemelos que secan el material a la vez que lo liberan de impurezas de todo tipo, incluyendo los sabores, aromas y solventes que pueden provenir de todos los usos que se le pueden dar a una botella de PET.

Este extrusor, por lo tanto, elimina la necesidad de usar un secador externo, y el sistema de filtración incorporado remueve las partículas sólidas indeseables de la masa fundida. Después del proceso de extrusión, el material es granulado y sometido a cristalización antes de pasar a la segunda etapa.

En la segunda etapa, el proceso de policondensación en estado sólido, SSP (por su nombre en inglés), refina el material de poliéster para aumentar su resistencia y aportarle propiedades similares a la de la resina virgen. Cualquier contaminante residual es eliminado en esta etapa. Una ventaja adicional de la tecnología mejorada SuperCycle es el hecho de que el material no recibe ningún tratamiento químico, y por lo tanto es amigable con medio ambiente.

Con anterioridad a esta mejora en el proceso, Schamalbach-Lubeca empleaba desde 1994 el material de su proceso SuperCycle entre un 25 y 50% en la fabricación de nuevas botellas. Sin embargo, no había podido incrementar este porcentaje debido al mayor costo del reciclado.

Los procesos de las dos compañías tienen aprobación del FDA de Estados Unidos y de las normas ILSI de Europa. En la aprobación dada por el FDA se establece que el proceso de reciclaje de PET botella a botella de Buhler es apropiado para generar resina recuperada que puede ser empleada en la fabricación de envases para alimentos, que inclusive pueden ser usados en llenado en caliente o tratados para efectos de pasterización a temperaturas superiores a 150°F. La fuente del proceso de reciclaje podrá ser material de PET proveniente de empaques para alimentos o de cualquier otro uso, según explica Buhler.

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Proceso de reciclaje de PET exitoso

Krones escogió el concepto de URRC para el reciclaje de PET, el cual, de acuerdo con la empresa, es considerado uno los procedimientos más adecuados para la industria productora de bebidas. "Con este procedimiento es posible elaborar a partir de botellas PET, un material reciclado de alta calidad que puede ser utilizado de nuevo en la producción de botellas para bebidas".

Krones se ofrece como proveedor general de todo el paquete de servicios para la planificación y la realización de una instalación de reciclado llave en mano. Entre estos servicios se cuenta la planificación completa de la instalación, de todos sus componentes y del sistema de control para un desarrollo totalmente automático del proceso. El organismo de control estadounidense FDA verificó este proceso y autorizó el material reciclado con él para un nuevo contacto con alimentos.

El material recuperado usando el proceso URRC puede ser utilizado directamente en la producción de nuevas preformas, mezclado con material virgen. Aparte de las características mecánicas, hay que destacar sobre todo el contenido muy bajo de acetaldehído y un factor muy reducido de amarillamiento, aspectos decisivos para una reutilización en la industria de alimentos y de bebidas. Este material reciclado es más barato, entre un 20 a un 30 por ciento, en comparación con el material nuevo, y cumple con las más altas exigencias en lo referente a pureza y calidad, de acuerdo con Krones.

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Crecimiento del mercado de PET reciclado en México

El mercado de PET reciclado en México ha experimentado un significativo crecimiento en los últimos años, por ser un material ampliamente utilizado en la fabricación de envases para bebidas, alimentos y productos de consumo. Debido a su durabilidad y resistencia, el PET se ha convertido en una opción popular en la industria del embalaje y su crecimiento económico en este país, se debe a varios factores:

• Primero: Existe una creciente conciencia sobre la importancia de la sostenibilidad ambiental y la reducción de residuos, mitigando el impacto negativo en el medio ambiente al reducir la dependencia de los recursos naturales y disminuir la cantidad de desechos plásticos que llegan a los vertederos. Además, el gobierno mexicano ha implementado políticas y regulaciones para fomentar el reciclaje y promover la economía circular.
• Segundo: Otro punto clave en el crecimiento del mercado de PET reciclado es la demanda de productos sostenibles por parte de los consumidores y las empresas. Cada vez más personas están optando por productos envasados en materiales reciclados, lo que ha impulsado la demanda en la industria de alimentos y bebidas, cosméticos y productos de limpieza, entre otros sectores.

Cabe mencionar que al utilizar PET reciclado en lugar de PET virgen, se reducen las emisiones de gases de efecto invernadero, ahorrando agua y energía en el proceso de fabricación. Además, este plástico reciclado es una alternativa más económica en comparación con el PET virgen, lo que incentiva a las empresas a utilizar este material en sus operaciones.

En conclusión, el mercado de PET reciclado en México está experimentando un sólido crecimiento impulsado por la conciencia ambiental, las políticas gubernamentales y la demanda de productos sostenibles. Este crecimiento no solo beneficia al medio ambiente, sino que también crean oportunidades económicas que promueven la transición hacia una economía más circular en el país. Se espera que esta tendencia continúe en el futuro, con un mayor impulso hacia el reciclaje y la adopción de soluciones más sostenibles en el sector del embalaje.

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