PROPUESTA PARA EL RECICLAMIENTO DEL PLASTICOPOLIETILENTEREFTALATO(PET) UTILIZADO COMO ENVASE EN

BEBIDAS ENBOTELLADAS.

Ing. Félix Julián Soto.Ing. Luís Silva Santos.

CIIDIR- UNIDAD- OAXACAInstituto Politécnico Nacional, México .

Fax. 01 951 7 06-10; 7-04 00 -

I- RESUMEN

El Instituto Politécnico Nacional de México colabora en el desarrollo tecnológico paraconservar y proteger al medio ambiente, desarrolla proyectos de investigación en zonasde recursos económicos reducidos, como es el caso del estado de Oaxaca, donde elcrecimiento urbano en los últimos años se ha incrementado, generando un gran volumende basura, dentro de la cual encontramos al plástico PET (polietilen-tereftalato) que sedeposita en los basureros municipales, ocupando grandes volúmenes de suelo ypropiciando la erosión y aspectos estéticos negativos, por lo cual surgió la idea deconsiderar a estos residuos no como basura sino como un recurso importante para serconsiderada en la industria del plástico, como materia prima para la fabricación deproductos de baja calidad como es el caso de la madera plástica que se utiliza en laindustria de la construcción y otros, entonces se plantea desarrollar el proyecto “Reciclaje de botellas PET utilizadas como envase de agua purificadas” el estudio seinició con la investigación bibliográfica para conocer el origen de las materias primasutilizadas, así como el potencial de botellas postconsumo que se producen a nivelmundial, nacional y estatal, luego se estudiaron las características de los plásticos que seencuentran en el mercado, los resultados obtenidos son, la basura ha modificado sucomposición química, pasando de un 5% de desechos no biodegradables en 1960 a un40% que se da en nuestros días, también se ha encontrado que el 8% aprox. de la basurasólida corresponden a los plásticos y las embotelladoras ubicadas el la ciudad deOaxaca, producen 64 ton/mes, ingresando al estado 25 ton/mes, se hizo el diseño demáquina compactadora y molienda de PET con un costo al alcance de los Municipiosdel estado, por lo cual aprovechando la iniciativa de las autoridades del distrito de EtlaOaxaca se propone instalar un Centro de Acopio de residuos sólidos, obteniendo elPELLET para la fabricación de productos secundarios.

II.- INTRODUCCION.

La normatividad en materia de empaques y embalajes, todavía no existe en México,solamente se tienen propuestas de norma, aunque en la ley General del equilibrioecológico y protección al ambiente y en los artículos 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140,141 y 143 especifica que desde un punto de vista de sustentabilidad la producción debasura representa la pérdida de recursos renovables y no renovables, la contaminación

del suelo, agua y aire y el creciente deterioro en la calidad de vida de los hombres de latierra. El control de la problemática de la basura se establece en la NOM-O83-ECOL-1996, que establece las condiciones que deben reunir los sitios destinados a ladisposición final de los residuos sólidos municipales, las normas no son aplicables porlo menos a nivel estatal ya que no existen estudios al respecto, sin embargo se tienenotros que el 8% del volumen de la basura es material plástico, habiendo un gasto dematerias primas y energía que conllevan a un costo ambiental que se reparte en lapoblación y que se paga durante la compra del producto que en varias ocasiones el costodel empaque o embalaje es mas alto que el mismo producto, el costo lo justifican por losdaños a la salud pública, deterioro de la calidad de vida y aumento del pago fiscal porconceptos de tratamiento y potabilización del agua, así como saneamiento básico. Eneste aspecto podemos escribir una serie de observaciones con el fin de reducir losvolúmenes de envases en los tiraderos, por ejemplo todos los recipientes desechablesdeben tener el código de impacto obligatorio de gestión que corresponde a ladisposición cuando se convierte en envase usado, aprovechamiento de los envasesresiduales para utilizar los materiales que lo componen, racionalizar la producción deenvases, control de la importación de envases y materiales para el mismo fin y la normaque se establezca en México deberá tener observaciones como las siguientes, al fabricarlos envases deberá ser con tecnologías limpias y buscar minimizar los consumos deenergía de materias primas, así como de los materiales tóxicos y de agua, también loscontaminantes que recibe el aire suelo y agua; que permitan el reúso, reciclaje,compostaje, incineración para evitar la disposición final controlada.

ASPECTOS TECNICOS DE LOS PLASTICOS.- El PET fue patentado en 1941 por J.R.Whinfield y 15 años después J.T. Dickson inicio en la república de Alemania sucomercialización como fibra textil y como película plástica para empaques y en cintasmagnéticas, pero a mediados de la década de los 70’s se obtuvieron polímeros de altapureza factibles de utilizar en la fabricación de botellas para productos como bebidascarbonatadas, licores y envases para alimentos; posteriormente en los 80’s el uso fueextendido al sector electrico-electronico y a la industria automotriz.

OBTENCION.- Se obtiene al hacer reaccionar el ácido tereftálico o el dimetiltereftálatocon el etilenglicol, la reacción se realiza a temperaturas y presiones de vacío controladosobteniendo cuerpos sólidos en forma de espaguetis que requieren enfriamiento para suestabilización.

PROPIEDADES.- El PET tiene una viscosidad entre 0.5 y 0.6 centiestokes, estapropiedad le da resistencia a la tensión, a la abrasión y hace imposible la reacciónquímica con hidrocarburos aromáticos, alcoholes, detergentes, soluciones acuosas deácidos débiles y fuertes, blanqueadores, etc.

APLICACIONES.- El PET grado fibra tiene propiedades de resistencia, contracción yelongación, se utiliza en llantas, cordeles, mangueras y cinturones; el grado botella seutiliza para envasar alimentos, jugos de frutas, mostazas, vinagre, bebidas carbonatadas,shampoos, cosméticos, antisépticos y medicamentos y el grado ingeniería se usa para lafabricación de recipientes electrodomésticos, tostadores, freidores, tenazas eléctricas,sartenes eléctricos, planchas, secadores de cabello, etc. Existen otros que se llamangrado película y se usan solamente para productos muy sensibles a la humedad y querequieren un alarga vida de anaquel como dulces, galletas, fármacos, reactivos y polvospara preparar bebidas.

LOS PLASTICOS EN EL MEDIO AMBIENTE.

Se considera que estos materiales contribuyen en una mayor proporción a la formaciónde residuos que tiene la sociedad pero estudios realizados por especialistas indican quesolamente el 4% del petróleo comercial es utilizado para este fin. Es muy frecuenteencontrar en los basureros la incineración de los plásticos, desprenden un alto podercalorífico, consumen aire en la combustión y desprenden compuestos volátiles comoson: cuando se quema el PVC se genera ácido clorhídrico y si se trata de recina poliesterse genera HCN, sin embargo cuando la combustión es incompleta se produce hollín,otros contienen aditivos que se quedan en las cenizas y provocan transformación delsuelo; durante la combustión el medio ambiente más afectado es la atmósfera ya que seincrementa de los compuestos amoniaco, dioxidos de azufre, compuestos de nitrógeno,ácidos orgánicos que tienen propiedades corrosivas (Héctor Martínez Frías, ESIQIE-IPN.)

ESTUDIO DEL MERCADO.- La industria de las resinas sintéticas en México, estacompuesta por más de 80 empresas que dependen de las importaciones de las materiasprimas así como de productos auxiliares, el crecimiento de este sector de 1990 a 1993fue del 14% considerando las fibras textiles y recinas epóxicas. Los plásticos de mayorconsumo son el Polietileno de baja densidad con un 25%, el PVC con 17% y elPolietileno de alta densidad con 15% por lo cual de estos datos deducimos que el sectorde mayor consumo es el de envases y embalajes, en el caso del PET la utilidad másgrande se tiene en los envases desechables.

Con respecto a la producción de resinas sintéticas en México los plásticos termofijos en1993 se obtuvieron 302, 773 toneladas y de termoplásticas fue 1, 219, 614 toneladas;también importamos plásticos termofijos 11, 471 toneladas y termoplásticos 207, 563toneladas y exportamos plásticos termofijos 4885 ton. y termoplásticos 293 654 ton.; encuanto a la producción y consumo de resinas generamos, en la producción 1,521,987ton. y consumimos 1,442,482 ton.

En cuanto al PET grado botella, el mercado nacional ha crecido aceleradamente en losúltimos años y se espera que continúe así debido a la introducción masiva de envasespara las bebidas carbonatadas existiendo dos productores nacionales: Celanese y Kimex.Se tiene las siguientes cifras en cuanto al consumo de PET grado botella, producción33,289 ton./año, importaciones 279 ton., exportaciones 1491 ton. y consumo aparente33,289 ton., podríamos seguir enumerando el consumo de cada uno de los plásticos quese fabrican y consumen en la república mexicana que es bastante significativo ypreocupante en el aspecto ambiental debido a los envases y embalajes cuya disposiciónfinal son los basureros municipales que se ubican a lo largo del territorio.

III.- METODOLOGIA

1.- El desarrollo del estudio se inicia con la revisión bibliográfica de otros estudiosrealizados en el país principalmente del reciclado de plásticos.2.- Asistencia a la reunión anual que promueve el programa universitario del medioambiente, para adquirir metodología y conocimientos técnicos para la resolución de losproblemas ambientales generados por plásticos PET en el estado de Oaxaca.

3.- Conocimiento de la generación de residuos sólidos de la zona metropolitana de laciudad de México y su aplicación en los valles centrales del estado de Oaxaca.

4.- Reconocimiento del área de estudio, para identificar las principales fuentesgeneradoras de este residuo.

5.- Análisis de las fuentes generadoras e identificación de los proveedores de botellasPET en el municipio del centro y conurbados.

6.- Evaluación del potencial generado por medio de entrevistas y estudios de generaciónde residuos sólidos.

7.- Aprovechamiento de la botella PET residual desechados en el aprovechamiento delagua purificada y bebidas carbonatadas que se envasan en el mismo material y que sedistribuyen en los valles centrales.

8.- Diseño y construcción de máquinas de compactación y molienda, para aprovecharlos residuos para producir PELLET, proponiendo alternativas de uso como son: maderaplástica, recipientes para usos no domésticos, etc.

9.- Análisis de resultados obtenidos en el estudio.

10.- Conclusiones y recomendaciones.

IV.- RESULTADOS OBTENIDOS

La zona metropolitana de la ciudad de México genera 18,000 ton. diarias de residuossólidos, de los cuales 51% son residuos de alimentos, 6% de jardinería, 18% de papel ycartón, 8% de plásticos, 5% de vidrio, 3% de lata, 3% de residuos sanitarios y 16% deresiduos diversos (Departamento del Distrito Federal).

En la ciudad de Oaxaca estos porcentajes se repiten en algunas colonias clasificadascomo clase media y media alta, pero en las colonias de clase baja, estos porcentajes deabaten aumentando los residuos de jardinería y sanitarios.

Con referencia a la generación del plástico PET, se aprovecharon los estudios realizadospor M. Alonso Gutiérrez, correspondiente a estudios de generación del aguaembotellada en plástico PET, incrementando el número de botellas encontradas en lasbebidas carbonatadas que distribuyen las empresas Pepsi-Cola, Coca-Cola y el Rey.

Los envases que se desechan en la industria del agua embotellada son de medio litro,dos litros y la de un galón y de las marcas Gugar, Bonafont, Electropura, Santa María,Evian, Aqua Roma, Osmopura, Ciel y otros; en la industria del refresco encontramosbotellas de PET retornables y no retornables, de volúmenes de medio litro y de doslitros, que por su costo el consumo de botellas no retornables es más grande.

Tabla 1.- Datos técnicos obtenidos en el estudio

CARACTERISTICAS AGUA EMBOTELLADA BEBIDASCARBONATADAS

Cd. de Oaxaca y zonaconurbada

3,000,000 de botellas almes

5,000,000 de botellas almes

5 habitantes consumen 1 botella de agua al día 1.75 botellas de agua al díaCd. de Oaxaca y zonaconurbada generan:

60 ton de plástico PET almes

75 ton. de plástico PET almes

Empresas locales producen 30 ton. de plástico PET almes

Cero toneladas al mes

Empresas foráneasproducen

30 ton. de plástico PET almes

75 toneladas de plásticoPET al mes

1 ton. de plástico PET 30 mil botellas 22 mil botellas.

Tabla 2.- Peso de las botellas, realizado en las condiciones de la ciudad de OaxacaBotella de 1.5 l. ACQUA ROMA conetiqueta

C/tapa = 48.09 g.; s/tapa=45.79 g.

Botella de 1.5 l. Peñafiel con etiqueta c/tapa=49.6 g, s/tapa=46.3Botella de 2 l Coca-Cola no retornable c/tapa=60.29 g. s/tapa= 57.8 gBotella de 500 ml Ciel s/anillo y s/etiqueta c/tapa=28.6 g. s/tapa= 20.7 gPeso promedio de las botellas 46.62 g.

Tabla 3.- Consumo de botellas de PET en la zona metropolitana de la Cd. de México.COMPAÑIA CONSUMO

(botellas/día)CONSUMO

(Kg/día)DESECHO

(Kg/día)PRECIO

DEDESECHO

($/Kg)Industriaembotelladora deMéxico, S.A.

258,000 12,500 125 0.30

EmbotelladoraMetropolitana

215,000 10,500 105 0.40

Cia. Exportadora deaguas minerales

80,000 3900 25 0.70

Jugos de frutasMundet

75,000 3600 25 0.50

Soc. Coop. Pascual. 60,000 2 900 30 0.40Total 688,000 33,400 310 ..........

ESTUDIOS DE GENERACION.- Los estudios de generación realizados en algunasáreas de la zona de estudio nos arrojan cantidades muy pequeñas de botellasrecolectadas, consideramos que la gente no esta disciplinada para efectuar la disposiciónfinal en los contenedores por lo que solamente recolectamos del 10 al 20% de lascantidades vendidas en la zona de estudio por lo que estimamos que estas cantidades

aumentaran en función del programa de recolección de botellas y de la motivaciónpromovida.

DISEÑO Y CONSTRUCCION DE MAQUINA COMPACTADORA Y MOLIENDA DEPLASTICOS PET.- El proyecto desarrollado para el reciclamiento de las botellas PETdel agua embotellada considera propiedades especificas que tienen los recipientesutilizados en el mercado del agua embotellada, pero al considerar las botellas de PETutilizadas en la industria de aguas carbonatadas, es conveniente rediseñar el sistema decorte ya que las botellas retornables y no retornables que utilizan las envasadoras Pepsi-Cola y Coca-Cola tienen propiedades físicas diferentes, como resistencia al impacto, ala flexión, a la tensión y deformación al corte.

Estos equipos tienen la capacidad para procesar de 1.5 a 2 toneladas de botellas al día, elcosto oscila entre los 20 mil y 30 mil pesos, costo que esta al alcance de los municipiosconurbados de la ciudad de Oaxaca. El producto final obtenido en el molino seráPELLET grado fibra,con características para ser empaquetado y transportado a centrosindustriales como la ciudad de Puebla, ciudad de México, Veracruz, Chiapas, etc.

OTROS RESULTADOS TEORICOS.- Se tienen los diagramas del proceso de recicladode PET, acondicionado a los municipios de Oaxaca, tomando en cuenta para el diseñolos sistemas de recuperación CPRR, DOW, REKO.

V.- ANALISIS DE RESULTADOS

La composición química de la basura en los tiraderos municipales de Oaxaca no es lamisma que la zona metropolitana de la ciudad de México, seguramente se debe al nivelindustrial que tienen las ciudades sin embargo, la composición de plástico sonequivalentes en algunas áreas, tomando en cuenta la población y los niveles de vida.

Los resultados obtenidos en los estudios de generación no aclaran el número de botellaspor volumen, que es una limitante para el diseño de las maquinas utilizadas en elreciclaje por lo que se dio un sobrediseño para tener la garantía en los procesos decompactación y molienda.

Hace falta tener centros de acopio de otros materiales en la ciudad de Oaxaca para larecolección de residuos importantes como aluminio, fierro, vidrio, etc. como se da enotras ciudades industrializadas en el país, porque se observa en los basureros de Oaxacaotros materiales de importancia.

Las maquinas diseñadas modificaran sus sistemas de corte y compactación paraprocesar las botellas de las bebidas carbonatadas, así como la capacidad de producciónya que se estima que cuando se tenga publicidad en el radio, televisión y otros mediosdel acopio del PET el volumen de la generación será mayor.

VI.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

El estudio del proyecto ha tenido aplicación en el distrito de Etla, Oaxaca que por lafalta de recursos económicos solamente tienen un centro de acopio que recibe losdesechos de los municipios que pertenecen a este distrito, haciendo separación manualde algunos productos de importancia con personal no calificado.

Es conveniente que la metodología del proyecto sea extendida a las autoridadesencargadas de la protección del medio ambiente o de empresas concesionadas, paraaprovechar los recursos no renovables de petróleos mexicanos que actualmente sepierden y perjudican a la atmósfera durante la incineración y al suelo por la erosión.

También se hace necesario elaborar la normatividad ambiental aplicable a los envases yembalajes con el principio de que los fabricantes del producto sean los responsables dela disposición final.

En los centros educativos del país se debe implementar laboratorios de plásticos con elfin de conocer a mayor profundidad las emisiones que se generan durante la combustiónasí como el impacto en la atmósfera, en el suelo y en la salud humana.

En los municipios de Oaxaca queman los residuos plásticos porque desconocemos elimpacto hacia el medio ambiente, se recomienda que los comités de ecología municipalpromuevan cursos de capacitación y análisis de la disposición final de los residuossólidos así como los daños de los lixiviados en los sistemas acuíferos, cuerposreceptores y el mismo suelo.

VII.- BIBLIOGRAFIA

1.- Departamento del Distrito Federal. Estudios de generación de residuos sólidos

2.- ESIQIE - IPN. Seminario de investigación

3.- Angulo Sánchez. Caracterización fisicoquimica de polimeros.

4.- SEMIP. Plásticos de Ingeniería. Comisión Petroquímica Mexicana.

5.- Seymour.Reciclaje de Residuos Sólidos

6.- Instituto Mexicano del Plástico Industrial. Reciclado.