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Transformación de desechos plásticos en Diesel Del plástico al oro negro
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Transformación de desechos plásticos en Diesel
Del plástico al oro negro
El aumento de la población ha traído consigo una sobreproducción de desechos y escombros.
No todos los desechos se degradan con facilidad.
El plástico demora aproximadamente 500 años en
degradarse.
La principal fuente de energía, el petróleo, se está agotando.
Hoy en día se está llevando a cabo un nuevo proceso, volver
el plástico a su origen.
Introducción
El consumo de productos plásticos ha aumentado alrededor de 10% anual desde 1950.
Su bajo costo, liviano peso, capacidad de reutilización y de
conservación de otros productos son algunas de las razones
de su popularidad.
Durante su fase de uso no existen emisiones de CO2 y no hay
gastos de energía.
Plásticos
Si sustituyéramos todo el plástico ocupado en la actualidad por otros materiales tendríamos la suma de 22,4 toneladas de petróleo crudo adicionales que utilizar, sólo durante la fase uso.
De 1,3 millones de toneladas que se producían en 1950 ha
aumentado a 245 millones de toneladas durante el año 2006.
En todas partes del mundo, especialmente en los países más
desarrollados el aumento del consumo es notable.
Plásticos
Consumo per cápita de plásticos [kg/año]
Según su origen, los desechos plásticos se clasifican en dos grupos: municipales e industriales.
Estos dos grupos presentan características propias de cada uno.
Más del 78% del total en peso corresponde a termoplásticos y el
resto a termoestables.
Los termoplásticos están compuestos de poliolefinas y pueden
ser reciclados.
Los termoestables principalmente incluyen las resinas epoxi y
poliuretanos y no pueden ser recicladas.
Fuentes y propiedades de los desechos plásticos
Desechos Municipales
se consideran los desechos domésticos recogidos.
los desechos plásticos es una mezcla de los principales componentes de polietileno, polipropileno, poliestireno, cloruro de polivinilo y etileno.
El porcentaje de desechos ha ido en incremento de forma significativa en todo el mundo.
es necesario utilizar métodos y procedimientos de separación de éstos.
Actualmente están disponibles equipos de separación mecánica que permiten llevar a cabo esta labor.
aun no es posible clasificar mecánicamente todos los desechos y obtener productos comerciables.
Desechos municipales
resulta mucho mejor educar a la gente para que en sus hogares puedan clasificar la basura
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Desechos industriales
corresponden a aquellos desechos generados a partir de la fabricación de plásticos grandes.
los desechos industriales está constituido principalmente por los plásticos de las empresas constructoras como demoledoras.
También es el caso de la industria automotriz.
los residuos industriales es que poseen características físicamente buenas.
Los residuos plásticos municipales son heterogéneos, mientras tanto que los producidos en forma industrial son homogéneos.
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Desechos industriales
Para casos homogéneos:
- fundición y el amoldamiento.
Para casos heterogéneos:
- cracking térmico de hidrocarburos.
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¿Cuál es el tratamiento más adecuado para los plásticos?
a) Rellenos Sanitarios
La mayor parte de los desechos sólidos son tratados en vertederos.
Presiones legislativas han intentado reducir el uso de vertederos debido a su alto costo, generación de gases tóxicos y poca biodegradabilidad, entre otros.
Alto volumen en relación al peso de los plásticos es alarmante.
Algunas de las regulaciones utilizadas:
Trazadores de líneas en el lecho de los vertederos.
Pruebas de aguas subterráneas.
Cuidados post-clausura de los vertederos.
b) Reciclaje Mecánico
Consiste en volver a procesar plásicos usados para formar nuevos productos similares al anterior.
Los polímeros polimezclas poseen mecánica inferior además de baja durabilidad.
Aunque parece ser una operación “verde”, el volver a procesarlos no es rentable.
Tecnologías utilizadas para la clasificación:
Fluorecencia de rayos X.
Infrarrojos.
Electrostática.
Flotación.
b) Reciclaje Mecánico
Se han desarrollado equipos especiales de proceso para convertir desechos plásticos en sustitutos de madera o concreto.
Se ha logrado un éxito limitado con los residuos plásticos mixtos en la fabricación de cámaras subterráneas.
Un interés académico considerable se ha centrado en torno al uso de “compatibilizadores” para mejorar el rendimiento mecánico de polimezclas de plásticos mixtos.
Finalmente, no es un método adecuado cuando la calidad de los productos secundarios y los aspectos ecológicos son considerados.
c) Reciclaje Biológico
Se concentra en desarrollar materiales poliméricos que se ajusten a las necesidades del usuario, pero que también se devuelven al ciclo biológico después de su uso.
Polímeros biodegradables que se pueden volver a convertir en biomasa en un período de tiempo realista.
La mayoría de ellos se introducen en la industria alimentaria que la fotodegrada en seis semanas.
c) Reciclaje Biológico
Sin embargo hay una serie de preocupaciones:
Sólo se degradan si se eliminan en condiciones adecuadas.
Puede causar un aumento de las emisiones de metano.
La mezcla de plásticos degradables y no degradables puede complicar el sistema de clasificación de plásticos.
El uso de estos materiales puede llevar a un aumento de residuos plásticos y basura.
d) Reciclaje Térmico/Incineración.
La generación de energía mediante la incineración de los residuos plásticos.
Un uso viable para recuperar los polímeros de desecho.
La incineración es la opción preferida de recuperación de energía porque se obtienen beneficios económicos mediante la venta de los residuos plásticos como combustible.
La coincineración de residuos plásticos con otros residuos sólidos municipales cada vez se practica más.
En la mayoría de los países desarrollados la desconfianza del público a incineración limita el potencial de las tecnologías de conversión de residuos en energía.
d) Reciclaje Térmico/Incineración.
Tabla 1. Poder calorífico de los plásticos comparados con combustibles convencionales.
Combustible Valor Calorífico [MJ/kg]
Metano 53
Gasolina 46
Aceite Combustible 43
Carbón 30
Polietileno 43
Mezcla de Plástico 30 – 40
Desecho Sólido Municipal 10
e) Reciclaje Químico.
Tiene como objetivo convertir residuos poliméricos en monómeros originales u otros productos químicos valiosos.
Estos productos son útiles como materia prima para una variedad de procesos industriales o como combustibles para transporte.
Hay tres enfoques principales:
Despolimerización.
Oxidación parcial.
Cracking (térmico, catalítico y de hidrocraqueo).
¿Qué es la pirólisis?
Quema controlada de un material en ausencia de oxígeno.
Pirólisis Térmica.
Pirólisis Catalítica.
Pirolisis Térmica de Poliolefinas.
• Temperaturas de al menos 350-500 ºC.
• Líquidos de bajo octanaje y con muchos residuos.
• Productos obtenidos requieren refinación.
• El costo de mejorar el producto es demasiado en relación al beneficio que se obtiene.
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Cracking Catalítico de Poliolefinas
¿Qué es un catalizador?
Sustancia química que modifica la velocidad de reacción
¿Qué efectos tiene sobre la Pirólisis?
Disminuye el costo de la pirólisis térmica.
Aumenta el rendimiento del proceso.
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El mecanismo de cracking de hidrocarburo
Degradación térmica:
Fragmentación del fin de la cadena.
Fragmentación arbitraria de la cadena.
Eliminación de cadena.
Unión de enlaces.
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El mecanismo de cracking de hidrocarburo
Degradación catalítica:
La reacción ocurre por la química de ión de carburo (transferencia iones H).
También aromatización influenciada por ácidos, densidad y distribución.
Cuatro pasos: inicio, despropagación, isomeración, aromatización.
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Otra propuesta con un mecanismo de un radical libre para la degradación catalítica usando un catalizador de carbón.
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Comparación entre aceite de residuos plásticos y diesel
Tabla 2. Comparación de propiedades del aceite de residuos plásticos y diesel.
Propiedad Aceite de Residuos Plásticos
Diesel
Densidad @ 30 °C (g/cc) 0,8355 0,840
Contenido de Ceniza (%) 0,00023 0,045
Viscosidad Cinemática 2,52 2,0
Residuos de Carbón (%) 82,49 26
Contenidos de Sulfuro (%) 0,030 0,045
Temperatura de Destilación (°C) @ 85%
344 328
Comparación entre aceite de residuos plásticos y diesel
Resultado de las pruebas:
El motor está 100% apto para funcionar con el aceite combustible.
Las emisiones de NOx son 25% más altas en comparación al diesel.
Las emisiones de CO son 5% más altas en relación al motor funcionando con diesel.
El humo se redujo un 45% con el aceite de residuos plásticos.
El motor presentó una mayor eficiencia térmica llegando hasta el 75% de la potencia nominal.
Aspectos económicos y ecológicos de la pirólisis catalítica
La elección entre ambos métodos depende de los tipos de desechos plásticos que se traten.
principalmente son los costos tanto ecológicos como económicos que resulten del proceso los que hagan tomar la decisión.
Alrededor del mundo el método más aplicado y preferido es el de reciclaje mecánico:
- gran cantidad de energía, más costos, más contaminación.
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Aspectos económicos y ecológicos de la pirolisis catalítica
primer informe de convertir desechos plásticos en petróleo llego el 2001.
En Hunan habrían obtenido en el proceso de 30.000 toneladas de desechos plásticos 20.000 toneladas de gasolina y diesel .
La empresa RVA de Sihlbrugg la busca y hasta paga por ella.
En promedio, 100.000 habitantes suizos tiran y desechan unas 2.000 toneladas de desechos plásticos a la basura en lo que corresponde a un año.
La empresa RVA puede llegar a producir 7,5 millones de litros de combustible, lo que resulta ser una cantidad suficiente para calentar a 3.000 viviendas.
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Aspectos económicos y ecológicos de la pirolisis catalítica
El petróleo producido en Sihlbrugg es de 1.000 litros por hora para el propio suministro de energía.
Un país se puede hacer más independiente de la compra de petróleo para mantener energizada a su población.
Reduce en los vertederos de forma considerable los desechos ayudando así al medio ambiente.
El balance energético de la empresa RVA es excelente:
- se pierde el 15% de masa.
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Aspectos económicos y ecológicos de la pirolisis catalítica
De un kilo de plástico se obtiene aproximadamente un litro de combustible de petróleo.
El reaprovechamiento de una materia prima obtenida de los desechos es un proceso completamente sostenible.
Un aspecto económico muy importante es que esto surge como una alternativa para países en desarrollo.
El desafío que tenemos es encontrar la forma de captar grandes cantidades de basura de plástico.
Para disminuir gastos es sumamente necesaria la educación de la población.
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Aspectos económicos y ecológicos de la pirolisis catalítica
La separación en forma manual del plástico sería mucho más barata.
Para llevar a cabo este proyecto se realiza primero una fase piloto.
Cierta noción del gasto inicial usando como referencia el primer equipo de reactores en la planta RVA, que costó alrededor de cinco millones de francos.
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Visión futura
Producto del crecimiento poblacional, aumenta el consumo energético.
De aquí a unos 40 años aproximadamente el petróleo se debería agotar.
El proceso de transformación de desechos plásticos en petróleo ira en incremento.
Los países verán esto como una alternativa económica para mejorar su desarrollo.
Adoptar las tecnologías más avanzadas en la pirolisis de desechos plásticos.
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Conclusión
Esta tecnología llegó para quedarse, a pesar de ser cara es muy eficiente, autosustentable y capaz de entregar una serie de beneficios debido a que surge como alternativa para mejorar condiciones ambientales y económicas al reducir en forma considerable los desechos haciendo un aprovechamiento energético de estos.
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