Reciclaje de botellas de PET

Reciclaje de botellas PET

Reloj de la parte superior izquierda:

• Clasificación en una instalación de recuperación de materiales
• Bales de botellas PET de color
• Una instalación de reprocesamiento donde las botellas usadas se convierten en copos o pellets limpios adecuados para remoulding en nuevos artículos
• Flacas de PET reciclados
• Una botella de agua hecha de PET reciclado (reciclaje de botellas a botellas)
• Una bolsa de poliéster hecha de PET reciclado
• Una bandeja de comida hecha de PET reciclado con el símbolo rPET

Aunque el PET se utiliza en varias aplicaciones (principalmente fibras textiles para prendas de vestir y tapicería, botellas y otros envases rígidos, envases flexibles y productos eléctricos y electrónicos), a partir de 2022 solo se recolectan botellas a una escala sustancial. Las principales motivaciones han sido la reducción de costos (cuando los precios del petróleo aumentan) o el contenido reciclado de los productos minoristas (impulsado por las regulaciones o la opinión pública). Una cantidad cada vez mayor se recicla en botellas, el resto se destina a fibras, películas, envases termoformados y flejes. Después de clasificar, limpiar y moler, las 'escamas de botella' se obtiene, que luego es procesado por:

• Reciclaje básico o físico. Bottle flake se funde en su nueva forma directamente con cambios básicos en sus propiedades físicas.
• Reciclaje 'químico' o 'avanzado'. El flake de botella (o posiblemente una materia prima menos pura) es parcialmente o totalmente depolymerizado y permite la purificación. Los oligómeros o monómeros resultantes son repolímeros al polímero PET, que luego se procesa de la misma manera que el polímero virgen.

En cualquier caso, la materia prima resultante se conoce como "r-PET" o "RPET".

Botellas PET fin de vida útil

En PET se envasa una amplia gama de bebidas, productos alimenticios y otros bienes de consumo. La mayoría de botellas contienen agua o refrescos, tanto sin gas como con gas. Otros productos envasados en PET incluyen aceite comestible, vinagre, leche y champú. Las botellas de PET se cierran con cierre de rosca de poliolefina con anillo antimanipulación y llevan una etiqueta que puede estar impresa en papel o plástico y que puede pegarse. La resina puede ser incolora o teñida de azul, verde o marrón, o pigmentada de blanco.

Colección

El envase de PET vacío es desechado por el consumidor, después de su uso y se convierte en residuo de PET. En la industria del reciclaje, esto se conoce como "PET posconsumo". Todos los tipos de envases de PET, incluidas las botellas, suelen estar marcados con el símbolo de reciclaje 1.

Existen esencialmente tres sistemas de recogida diferentes:

• Depósito: algunos países han legislado un depósito para el embalaje, incluyendo botellas PET. En la UE, los esquemas de depósito promedio una tasa de recuperación del 86%.
• Recopilación: recogida de residuos botellas PET mezcladas en alguna otra corriente (54% de recuperación en la UE).
• Traer: los consumidores toman botellas PET y las colocan en un contenedor (43% de recuperación en la UE).

Diferentes países han optado por sistemas diferentes.

• Francia: el público coloca voluntariamente botellas PET en contenedores para botellas de plástico y embalaje de metal. El flujo en el que se recogen las botellas PET comprende envases metálicos, botellas de plástico y contaminantes no deseados.
• Alemania: botellas PET llevan un depósito, por lo que las botellas PET son recolectadas por los minoristas. El flujo recogido consiste casi totalmente en botellas PET.
• Singapur: se recogen botellas de plástico con botellas de vidrio. La corriente en la que se recogen botellas PET comprende botellas PET, otras botellas de plástico y botellas de vidrio, y contaminación.
• Suiza: Los minoristas aportan una cuota a un operador nacional (PRS) que gestiona los contenedores de recogida, clasificación y producción de flake rPET. La corriente en la que se recogen las botellas PET está destinada a ser botellas PET, pero contiene otros envases PET y otra contaminación.
• Reino Unido: Los productores de plástico pagan una cuota, y la colección se destina a los municipios. La corriente en la que se recogen las botellas de PET varía según el municipio, pero siempre requiere mayor clasificación.
• Estados Unidos: reciclaje de curvas al que la mayoría de los consumidores tienen acceso. The waste hauler bring the recycled material to a material recovery facilities (MRFs) where it is further separated. El PET es entonces calvo y enviado a una Reclamadora PET. La Reclamadora PET procesa la bala, moliendo el PET en copos. Algunos hacen procesamiento adicional para prepararse para el embalaje de grado alimenticio.

Se pueden exportar botellas o copos de PET de un país a otro

Clasificación

Las botellas de PET post-consumo recogidas se llevan a instalaciones de recuperación de materiales (MRF). Aquí se clasifican y separan las botellas de PET de otros objetos y botellas de otros materiales.

En Suiza, por ejemplo, los pasos que siguen las botellas son los siguientes:

• separación del metal
• clasificación balística (los elementos que caen más lento o más rápido en el aire como polvo, películas, botellas de vidrio y piedras se eliminan aquí)
• separación de metal de nuevo
• clasificación espectral: los sensores detectan tipo polímero y color
• clasificación en una cinta transportadora (manual)
• calvicie: las botellas aplanadas se comprimen en calvas para el envío al centro de procesamiento

Las botellas de PET post-consumo clasificadas se aplanan, se prensan en fardos y se ofrecen a la venta a empresas de reciclaje. El PET posconsumo incoloro/azul claro atrae precios de venta más altos que las fracciones azul oscuro y verde. La fracción de color mezclado es la menos valiosa debido simplemente a que, a diferencia del aluminio, existen pocos estándares en lo que respecta a la coloración del PET. A diferencia de las variedades transparentes, el PET con características de color únicas sólo es útil para el fabricante particular que utiliza ese color. Por lo tanto, para las instalaciones de recuperación de materiales, las botellas de PET de colores son motivo de preocupación, ya que pueden afectar la viabilidad financiera del reciclaje de dichos materiales. The Plastics Recyclers Europe (PRE, Bruselas, Bélgica), que un aumento en una variedad de colores de PET sería un problema porque no existe mercado para ellos en el actual clima de reciclaje.

Procesos de reciclaje

Las balas que consisten principalmente en PET de un solo color se entregan a plantas donde las botellas pueden ser tratadas mediante una variedad de procesos para convertirlas en materias primas utilizables.

El método preferido para reciclar esta corriente es el reciclado mecánico, un proceso en el que la resina se vuelve a fundir, se filtra y se extruye o se moldea en nuevos artículos de PET, como botellas, películas, flejes o fibras.

Si la materia prima de PET no es lo suficientemente pura para el reciclaje mecánico, entonces se utiliza el reciclaje químico a monómeros u oligómeros. El ácido tereftálico (PTA) o tereftalato de dimetilo (DMT) y etilenglicol (EG) o tereftalato de bis(2-hidroxietilo) (BHET) son productos de reacción populares. Sin embargo, también se realiza el reciclaje químico a otros productos.

Reciclaje físico

Para el reciclaje físico, especialmente para aplicaciones de reciclaje en contacto con alimentos, se requiere una clasificación y limpieza rigurosas.

En Suiza, por ejemplo, los pasos que siguen las botellas son los siguientes (en otros lugares se utilizan procesos similares):

• separación de metales (para proteger al granulador)
• granulación a 'flake '
• lavado en agua caliente
• flotación (que separa los materiales con densidad) y sedimentación
• secado
• aire corriente clasificación
• lavado con soda caustica

Estas escamas son adecuadas para la extrusión de fibras. Para 'botella a botella' Reciclar Se requieren los siguientes pasos adicionales para corregir el peso molecular y cumplir con las regulaciones de contacto con alimentos:

• lavado y secado bajo vacío
• post lavado y secado
• Flake clasificación
• filtración de fundición y regranulación
• polimerización de fase sólida
• moldeado en preformas

La filtración en estado fundido se utiliza normalmente para eliminar contaminantes de polímeros fundidos durante el proceso de extrusión. Hay una separación mecánica de los contaminantes dentro de una máquina llamada "cambiador de pantalla". Un sistema típico consistirá en una carcasa de acero con el medio de filtración contenido en pistones móviles o placas deslizantes que permiten al procesador retirar las mallas del flujo del extrusor sin detener la producción. Los contaminantes generalmente se recogen en mallas de alambre tejido que se sostienen sobre una placa de acero inoxidable llamada "placa rompedora", una pieza circular fuerte de acero perforada con grandes agujeros para permitir el flujo del polímero fundido. Para el reciclaje de poliéster es típico integrar un cambiador de malla en la línea de extrusión. Esto puede ser en una línea de peletización, extrusión de láminas o de extrusión de cintas para flejes.

Purificación y descontaminación

El éxito de cualquier concepto de reciclaje se esconde en la eficiencia de la purificación y descontaminación en el lugar correcto durante el procesamiento y en la medida necesaria o deseada.

En general, se aplica lo siguiente: cuanto antes se eliminen las sustancias extrañas en el proceso y cuanto más minuciosamente se haga, más eficiente será el proceso.

La alta temperatura de plastificación del PET en el rango de 280 °C (536 °F) es la razón por la cual casi todas las impurezas orgánicas comunes como PVC, PLA, poliolefina, pulpa química de madera y fibras de papel, acetato de polivinilo, se derriten. Los residuos de adhesivos, colorantes, azúcares y proteínas se transforman en productos de degradación coloreados que, a su vez, pueden liberar además productos de degradación reactivos. Entonces, el número de defectos en la cadena polimérica aumenta considerablemente. La distribución del tamaño de las partículas de las impurezas es muy amplia, siendo las partículas grandes de 60 a 1.000 μm, visibles a simple vista y fáciles de filtrar, el mal menor, ya que su superficie total es relativamente pequeña y, por tanto, la velocidad de degradación es menor. La influencia de las partículas microscópicas, que por ser muchas aumentan la frecuencia de defectos en el polímero, es relativamente mayor.

Además de una clasificación eficaz, en este caso desempeña un papel especial la eliminación de partículas de impurezas visibles mediante procesos de filtración en estado fundido.

En general, se puede decir que los procesos para fabricar escamas de botellas de PET a partir de botellas recolectadas son tan versátiles como los diferentes flujos de residuos son diferentes en su composición y calidad. Desde el punto de vista de la tecnología no existe una única forma de hacerlo. Mientras tanto, son muchas las ingenierías que ofrecen plantas y componentes de producción de escamas, y es difícil decidirse por un diseño u otro de planta. Sin embargo, hay procesos que comparten la mayoría de estos principios. Dependiendo de la composición y el nivel de impureza del material de entrada, se aplican los siguientes pasos generales del proceso.

1. Apertura del Bale, apertura de briquetas
2. Clasificación y selección para diferentes colores, polímeros extranjeros especialmente PVC, materia exterior, eliminación de película, papel, vidrio, arena, suelo, piedras y metales
3. Pre-lavado sin corte
4. Corte grueso seco o combinado para pre-lavado
5. Eliminación de piedras, vidrio y metal
6. Robo de aire para eliminar películas, papel y etiquetas
7. Grinding, seco y/o mojado
8. Eliminación de polímeros de baja densidad (botellas) por diferencias de densidad
9. Lavado caliente
10. Lavado Caustic, y grabado superficial, manteniendo viscosidad intrínseca y descontaminación
11. Rinsing
12. Enjuague de agua limpia
13. Secado
14. Air-sifting of flaks
15. Clasificación automática de flake
16. Circuito de agua y tecnología de tratamiento de agua
17. Control de calidad de llama

Impurezas y defectos materiales

El número de posibles impurezas y defectos del material que se acumulan en el material polimérico aumenta constantemente, tanto en el procesamiento como en el uso de polímeros, teniendo en cuenta la creciente vida útil, el aumento de las aplicaciones finales y el reciclaje repetido. En lo que respecta a las botellas de PET recicladas, los defectos mencionados se pueden clasificar en los siguientes grupos:

1. Poliéster reactiva Los grupos finales OH- o COOH se transforman en grupos finales muertos o no reactivos, por ejemplo, la formación de grupos finales de vinilo ester a través de la deshidratación o decarboxilación de ácido tereftalato, reacción de los grupos finales OH- o COOH con productos de degradación monofuncional como ácidos monocarbonicos o alcoholes. Los resultados disminuyen la reactividad durante la re-polycondensation o re-SSP y la ampliación de la distribución de peso molecular.
2. La proporción del grupo final se desplaza hacia la dirección de los grupos finales de COOH construidos a través de una degradación térmica y oxidativa. Los resultados disminuyen en la reactividad y aumentan en la descomposición autocatalítica ácido durante el tratamiento térmico en presencia de humedad.
3. El número de macromoléculas polifuncionales aumenta. Acumulación de geles y defectos ramificados de cadena larga.
4. El número, la concentración y la variedad de sustancias extranjeras orgánicas e inorgánicas no polímeros están aumentando. Con cada nuevo estrés térmico, las sustancias extranjeras orgánicas reaccionarán por descomposición. Esto está causando la liberación de nuevas sustancias de apoyo a la degradación y sustancias para colorear.
5. Grupos de hidroxido y peróxido se acumulan en la superficie de los productos de poliéster en presencia de aire (oxigeno) y humedad. Este proceso es acelerado por la luz ultravioleta. Durante un posterior proceso de tratamiento, los peróxidos hidroeléctricos son una fuente de radicales de oxígeno, que son fuente de degradación oxidativa. La destrucción de peróxidos hidroeléctricos va a ocurrir antes del primer tratamiento térmico o durante la plasticización y puede ser soportada por aditivos adecuados como antioxidantes.

Teniendo en cuenta los defectos químicos e impurezas mencionados anteriormente, existe una modificación continua de las siguientes características del polímero durante cada ciclo de reciclaje, que son detectables mediante análisis químicos y físicos de laboratorio.

En particular:

• Aumento de los grupos finales de COOH
• Aumento del número de color b
• Aumento de la escobilla (productos transparentes)
• Aumento del contenido oligomer
• Reducción de la filtrabilidad
• Aumento del contenido de subproductos como acetaldehído, formaldehído
• Aumento de contaminantes extranjeros extraíbles
• Disminuir en color L
• Disminución de viscosidad intrínseca o viscosidad dinámica
• Disminución de la temperatura de cristalización y aumento de la velocidad de cristalización
• Disminución de las propiedades mecánicas como la fuerza tensil, elongación en rotura o módulo elástico
• Ampliación de la distribución de peso molecular

El reciclaje de botellas PET es, entre tanto, un proceso estándar industrial que ofrece una amplia variedad de empresas de ingeniería.

Rutas de procesamiento

Los procesos de reciclaje con poliéster son casi tan variados como los procesos de fabricación a base de pellets primarios o masa fundida. Dependiendo de la pureza de los materiales reciclados, el poliéster se puede utilizar hoy en día en la mayoría de los procesos de fabricación de poliéster como mezcla con polímero virgen o cada vez más como polímero 100% reciclado. Algunas excepciones, como películas BOPET de bajo espesor, aplicaciones especiales como películas ópticas o hilos mediante hilatura FDY a> 6000 m/min, los microfilamentos y las microfibras se producen únicamente a partir de poliéster virgen.

Repeletización sencilla de escamas de botella

Este proceso consiste en transformar los residuos de botellas en escamas, mediante el secado y cristalización de las escamas, mediante plastificación y filtración, así como mediante peletización. El producto es un regranulado amorfo con una viscosidad intrínseca en el rango de 0,55 a 0,7, dependiendo de qué tan completo se haya realizado el presecado de las hojuelas de PET.

Las características especiales son: acetaldehído y oligómeros contenidos en los gránulos en un nivel inferior; la viscosidad se reduce de alguna manera, los gránulos son amorfos y deben cristalizarse y secarse antes de continuar con el procesamiento.

Procesando a:

• Película A-PET para termoformado
• Adición a la producción virgen PET
• Película de embalaje BoPET
• PET Resina de botella por SSP
• Alfombra de hilo
• Ingeniería de plástico
• Filamentos
• Non-woven
• Tiras de embalaje
• Fibra pálida.

Elegir la forma de repeletización significa tener un proceso de conversión adicional que, por un lado, consume mucha energía y costos, y causa destrucción térmica. Por otro lado, la etapa de peletización proporciona las siguientes ventajas:

• Filtración de fundición intensiva
• Control de calidad intermedio
• Modificación por aditivos
• Selección de productos y separación por calidad
• Aumento de la flexibilidad de procesamiento
• Uniformización de calidad.

Fabricación de PET-pellets o escamas para botellas (botella a botella) y A-PET

Este proceso es, en principio, similar al descrito anteriormente; sin embargo, los gránulos producidos se cristalizan directamente (de forma continua o discontinua) y luego se someten a una policondensación en estado sólido (SSP) en una secadora giratoria o en un reactor tubular vertical. Durante este paso de procesamiento, se recupera de nuevo la viscosidad intrínseca correspondiente de 0,80–0,085 dℓ/g y, al mismo tiempo, se reduce el contenido de acetaldehído a < 1 ppm.

El hecho de que algunos fabricantes de máquinas y constructores de líneas en Europa y Estados Unidos se esfuercen por ofrecer procesos de reciclaje independientes, p. El llamado proceso botella a botella (B-2-B), como Next Generation Recycling (NGR), BePET, Starlinger, URRC o BÜHLER, tiene como objetivo, en general, proporcionar pruebas de la "existencia" de los residuos de extracción necesarios y de la eliminación de contaminantes modelo según la FDA mediante la llamada prueba de desafío, necesaria para la aplicación del poliéster tratado en el sector alimentario. Además de esta aprobación del proceso, es necesario que cualquier usuario de dichos procesos verifique constantemente los límites de la FDA para las materias primas fabricadas por él mismo para su proceso.

Conversión directa de escamas de botella

Para ahorrar costes, un número cada vez mayor de productores intermedios de poliéster, como hilanderías, flejadoras o fábricas de películas fundidas, están trabajando en el uso directo de escamas de PET procedentes del tratamiento de botellas usadas, con el fin de fabricando un número cada vez mayor de productos intermedios de poliéster. Para el ajuste de la viscosidad necesaria, además de un secado eficaz de las escamas, posiblemente sea necesario también reconstituir la viscosidad mediante policondensación en fase fundida o policondensación en estado sólido de las escamas. Los últimos procesos de conversión de escamas de PET utilizan extrusoras de doble tornillo, extrusoras de múltiples tornillos o sistemas de rotación múltiple y desgasificación al vacío coincidente para eliminar la humedad y evitar el presecado de las escamas. Estos procesos permiten la conversión de hojuelas de PET sin secar sin una disminución sustancial de la viscosidad causada por la hidrólisis.

Con respecto al consumo de escamas de botellas de PET, la mayor parte, alrededor del 70%, se convierte en fibras y filamentos. Cuando se utilizan materiales directamente secundarios, como escamas de botellas, en procesos de hilatura, se deben obtener algunos principios de procesamiento.

Los procesos de hilado de alta velocidad para la fabricación de hilo parcialmente orientado ("POY") normalmente necesitan un IV de 0,62 a 0,64. A partir de los copos de botella, la viscosidad se puede ajustar mediante el grado de secado. El uso adicional de TiO₂ es necesario para hilos completamente mates o semi-mates. Para proteger las hileras es necesaria en cualquier caso una filtración eficaz de la masa fundida. Por el momento, la cantidad de POY fabricado 100% con poliéster reciclado es bastante baja porque este proceso requiere una alta pureza de la masa fundida de hilatura. La mayoría de las veces se utiliza una mezcla de pellets vírgenes y reciclados.

Las fibras discontinuas se hilan en un rango de viscosidad intrínseca que es algo más bajo y que debería estar entre 0,58 y 0,62 dℓ/g. También en este caso se puede ajustar la viscosidad requerida mediante secado o ajuste de vacío en caso de extrusión al vacío. Sin embargo, para ajustar la viscosidad también se puede utilizar la adición de un modificador de la longitud de la cadena como etilenglicol o dietilenglicol.

La rotación no tejida —en el campo fino de las teteras para aplicaciones textiles, así como la rotación pesada no tejida como materiales básicos, por ejemplo para cubiertas de techo o en la construcción de carreteras— puede ser fabricada por espinas de botella. La viscosidad giratoria está de nuevo dentro de una gama de 0,58–0,65 dl/g.

Un campo de creciente interés en el que se utilizan materiales reciclados es la fabricación de monofilamentos y tiras de embalaje de alta tenacidad. En ambos casos, la materia prima inicial es un material principalmente reciclado de mayor viscosidad intrínseca. Luego se fabrican tiras de embalaje de alta tenacidad y monofilamentos en el proceso de hilado por fusión.

Secado

El polímero PET es muy sensible a la degradación hidrolítica, lo que resulta en una reducción severa de su peso molecular, lo que afecta negativamente su posterior procesabilidad en estado fundido. Por lo tanto, es esencial secar las hojuelas o gránulos de PET hasta un nivel de humedad muy bajo antes de la extrusión en estado fundido.

El PET debe secarse hasta una humedad <100 partes por millón (ppm) y mantenerse en este nivel de humedad para minimizar la hidrólisis durante el procesamiento de la masa fundida.

Secado deshumidificador: estos tipos de secadores hacen circular aire seco caliente y deshumidificado sobre la resina, succionan el aire, lo secan y luego lo bombean nuevamente en una operación de circuito cerrado. Este proceso reduce el nivel de humedad en el PET hasta 50 ppm o menos. La eficacia de la eliminación de la humedad depende del punto de rocío del aire. Si el punto de rocío del aire no es bueno, entonces queda algo de humedad en las astillas y provoca pérdida de IV durante el procesamiento.

Secado por infrarrojos de pellets y escamas de poliéster: en los últimos años se ha introducido un nuevo tipo de secador que utiliza el secado por infrarrojos (IRD). Debido a la alta tasa de transferencia de energía con el calentamiento por infrarrojos en combinación con la longitud de onda específica utilizada, los costos de energía involucrados con estos sistemas se pueden reducir considerablemente, junto con el tamaño. El poliéster se puede secar y cristalizar en escamas amorfas y secar en sólo unos 15 minutos hasta un nivel de humedad de aprox. 300 ppm en un solo paso y hasta <50 ppm usando una tolva de buffer para completar el secado generalmente en menos de 1 hora

Reciclaje químico

también conocido como 'terciario' o 'Avanzado' reciclaje. El tereftalato de polietileno se puede despolimerizar parcial o completamente para dar los oligómeros constituyentes o los monómeros, MEG y PTA o DMT. Los principales procesos son la glucólisis, la metanólisis o la hidrólisis. Después de la purificación, los oligómeros o monómeros se pueden utilizar para preparar nuevo tereftalato de polietileno reciclado ("r-PET"). Los enlaces éster del tereftalato de polietileno se pueden escindir mediante hidrólisis o transesterificación. Las reacciones son simplemente las inversas de las utilizadas en la producción.

Glucólisis parcial

La glucólisis parcial (transesterificación con etilenglicol) convierte el polímero rígido en oligómeros de cadena corta que se pueden filtrar por fusión a baja temperatura. Una vez liberados de las impurezas, los oligómeros pueden reintroducirse en el proceso de producción para la polimerización.

La tarea consiste en alimentar entre un 10% y un 25% de copos de biberón manteniendo la calidad de los pellets de biberón que se fabrican en la línea. Este objetivo se consigue degradando las escamas de las botellas de PET, ya durante su primera plastificación, que puede realizarse en una extrusora de uno o varios tornillos, hasta una viscosidad intrínseca de aproximadamente 0,30 dℓ/g añadiendo pequeñas cantidades de etilenglicol y sometiendo la corriente fundida de baja viscosidad a una filtración eficaz directamente después de la plastificación. Además, la temperatura se lleva al límite más bajo posible. Además, con este método de procesamiento existe la posibilidad de una descomposición química de los hidroperóxidos mediante la adición del correspondiente estabilizador P directamente durante la plastificación. La destrucción de los grupos hidroperóxido, en otros procesos, ya se lleva a cabo durante el último paso del tratamiento en escamas, por ejemplo añadiendo H₃PO₃. El material reciclado parcialmente glicolizado y finamente filtrado se alimenta continuamente al reactor de esterificación o de prepolicondensación, adaptándose correspondientemente las cantidades de dosificación de las materias primas.

Glucólisis total

El tratamiento de residuos de poliéster mediante glucólisis total para convertir completamente el poliéster en tereftalato de bis(2-hidroxietilo) (C₆H₄(CO_{2< /sub>CH2CH2OH)2). Este compuesto se purifica mediante destilación al vacío y es uno de los intermedios utilizados en la fabricación de poliéster (ver producción). La reacción involucrada es la siguiente:}

[(CO)C₆H₄(CO₂CH₂CH₂O)]_n + n HOCH₂CH₂Oh! n C₆H₄(CO₂CH₂CH₂OH)₂

Esta ruta de reciclaje se ha ejecutado a escala industrial en Japón como producción experimental.

Metanólisis

convierte el poliéster en tereftalato de dimetilo (DMT), que puede filtrarse y destilarse al vacío:

[(CO)C₆H₄(CO₂CH₂CH₂O)]_n + 2n CH₃Oh! n C₆H₄(CO₂CH₃)₂

Aunque la producción de poliéster a base de tereftalato de dimetilo (DMT) se limita a plantas heredadas, en 2021 y 2022 se anunciaron inversiones en plantas de metanólisis.

Hidrólisis

La hidrólisis se puede realizar en un ambiente neutro, alcalino o ácido.

Hidrólisis neutra

El tereftalato de polietileno se puede hidrolizar a ácido tereftálico y etilenglicol a altas temperaturas (200-300 °C) y presión. El ácido tereftálico bruto resultante se puede purificar mediante recristalización para producir un material adecuado para la repolimerización:

[(CO)C₆H₄(CO₂CH₂CH₂O)]_n + 2n H₂O → n C₆H₄(CO₂H)₂ + n HOCH₂CH₂Oh.

Evitar un paso de neutralización consume menos recursos que la hidrólisis alcalina o ácida, pero no hay oportunidad de filtrar una solución, por lo que las impurezas mecánicas permanecen con el ácido tereftálico. Este método no parece haberse comercializado en 2022.

Hidrólisis alcalina

La hidrólisis alcalina se realiza en una solución acuosa de hidróxido de potasio o hidróxido de sodio. La reacción produce etilenglicol y la sal de terefalato, en solución acuosa. Después de la separación y filtración, en un segundo paso, la sal se neutraliza con un ácido mineral fuerte para precipitar el ácido tereftálico.

[(CO)C₆H₄(CO₂CH₂CH₂O)]_n + 2n MOH → n C₆H₄(CO₂M)₂ + n HOCH₂CH₂Oh.

C₆H₄(CO₂M)₂ + 2HCl → C₆H₄(CO₂H)₂ + 2MCl

Este método es particularmente tolerante a la contaminación. Se prefiere el uso de NaOH como base y la adición de etanol al medio acelera el proceso. Muchos catalizadores han sido evaluados en estudios académicos.

Hidrólisis ácida

El ácido habitual empleado en este proceso es el sulfúrico. El ácido sulfúrico es corrosivo y requiere el uso de costosas aleaciones resistentes a la corrosión en los recipientes de reacción. Además, la recuperación de etilenglicol y la recuperación y reutilización del propio ácido sulfúrico son caras. Estas son las razones probables por las que la hidrólisis ácida no se empleará comercialmente en 2022.

Hidrólisis enzimática

La mayoría de los plásticos a base de petróleo son resistentes a la degradación microbiana; sin embargo, los grupos éster del PET pueden ser el objetivo. Se han descrito varias enzimas capaces de hidrolizar el PET (PETasas). El atractivo de la hidrólisis enzimática es que puede funcionar en condiciones mucho más suaves, lo que reduce los costos de energía. Las enzimas también son muy precisas en su acción, reduciendo la formación de subproductos. En abril de 2020, una universidad francesa, en colaboración con Carbios, anunció el descubrimiento de una enzima optimizada y altamente eficiente que, según se afirma, supera a todas las PET hidrolasas reportadas hasta el momento. El reciclaje enzimático puede requerir reducción de tamaño y amorfización antes de la reacción de despolimerización.

Reciclaje químico a moléculas distintas a los monómeros de PET

El reciclaje químico donde tiene lugar la transesterificación y se añaden otros glicoles/polioles o glicerol para producir un poliol que puede usarse de otras maneras, como la producción de poliuretano o la producción de espuma de PU.

Estadísticas globales

En 2011 se recogieron en todo el mundo aproximadamente 7,5 millones de toneladas de PET. Esto produjo 5,9 millones de toneladas de escamas. En 2009 se utilizaron 3,4 millones de toneladas para producir fibra, 500.000 toneladas para producir botellas, 500.000 toneladas para producir láminas de APET para termoformado, 200.000 toneladas para producir cintas para flejar y 100.000 toneladas para aplicaciones diversas. Así, sólo aproximadamente el 15% de las botellas de PET recogidas se reciclaron en botellas nuevas y el resto se utilizó en productos generalmente no reciclables.

Petcore, la asociación comercial europea que fomenta la recogida y el reciclaje de PET, informó que en la UE 28+2, de 3,4 Mt de botellas vendidas, 2,1 Mt de botellas de PET se recogieron en 2018 (es decir, alrededor de 2/3). . Se produjeron 1,35Mt de r-PET cuyos usos finales fueron:

• 30% de láminas & películas (half para contacto con alimentos). (2010: 22%)
• 28% de botellas (la mitad para contacto con alimentos). (2010: 25%)
• 24% de fibras (2010: 38%)
• 10% de estratificación (2010: 10%)
• 8% más

NAPCOR informó que para EE.UU. y Canadá en 2018:

de 3 botellas Mt vendidas, 900kt de botellas PET (hasta 600kt en 2008) fueron recolectadas en 2018 (así como alrededor de 1/3). Se produjeron 700kt de r-PET para los cuales los usos finales fueron:

• 15% de películas
• 35% botellas (1/5 para contacto con alimentos).
• 40% de fibras
• 8% de atraque
• 1% más

En 2019, al igual que en 2012, se reciclaron el 81 % de las botellas de PET vendidas en Suiza.

En 2018, el 90% de las botellas de PET vendidas en Finlandia fueron recicladas. La alta tasa de reciclaje se debe principalmente al sistema de depósito utilizado. La ley exige un impuesto de 0,51 €/l para las botellas y latas que no formen parte de un sistema de devolución. Así fomentado por la ley, se incluye que los productos tengan un depósito de 10¢ a 40¢ que se paga al reciclador de la lata o botella.

El aumento de los precios de la energía puede aumentar el volumen de reciclaje de botellas de PET. En Europa, la Directiva Marco de Residuos de la UE exige que para 2020 debería haber un 50% de reciclaje o reutilización de plásticos de los flujos domésticos.

Tasa de reciclaje de botellas de PET a nivel mundial

Usos

Reutilización de botellas de PET

En 2019, se rellenaron 2 mil millones de botellas de PET con agua mineral en Alemania. Existe un plan para fabricar estas botellas recargables a partir de rPET.

Las botellas de PET también se reutilizan para diversos usos, incluido su uso en proyectos escolares y para la desinfección solar del agua en países en desarrollo, en la que las botellas de PET vacías se llenan con agua y se dejan al sol para permitir la desinfección mediante radiación ultravioleta. . El PET es útil para este propósito porque muchos otros materiales (incluido el vidrio de las ventanas) que son transparentes a la luz visible son opacos a la radiación ultravioleta.

Un uso novedoso es como material de construcción en países del tercer mundo. Según fuentes en línea, las botellas, en un proceso que requiere mucha mano de obra, se llenan con arena, luego se apilan y se enlodan o se cementan para formar una pared. Algunas de las botellas se pueden llenar con aire o agua para permitir la entrada de luz a la estructura.

Fibras

La mayor parte del PET reciclado se utiliza como fibra para prendas de vestir. Sin embargo, el rPET también se ha vendido en forma de fibra para alfombras. Mohawk Industries lanzó everSTRAND en 1999, una fibra de PET con contenido 100% reciclado posconsumo. Desde entonces, se han reciclado más de 17 mil millones de botellas para convertirlas en fibra para alfombras. Pharr Yarns, proveedor de numerosos fabricantes de alfombras, incluidos Looptex, Dobbs Mills y Berkshire Flooring, produce una fibra de alfombra PET BCF (filamento continuo a granel) que contiene un mínimo de 25 % de contenido reciclado posconsumo.

Recuperación energética

Si no es posible reciclar botellas de PET por cualquier motivo, el PET funciona bien como combustible en plantas de generación de energía, compuesto como está de carbono, hidrógeno y oxígeno, con sólo trazas de elementos catalizadores (pero sin azufre). ). El PET tiene el contenido energético del carbón blando.

Análisis del ciclo de vida

Los estudios han demostrado que el reciclaje mecánico tiene un impacto ambiental menor que la incineración, debido a que se evita la producción de nueva materia prima.

Un estudio realizado en el territorio de EE. UU. en 2018 concluyó que el PET reciclado frente al virgen generaba reducciones en la huella ambiental (todas las formas están cubiertas, pero las botellas dominan el flujo de PET). Suponiendo que se utilizará PET virgen independientemente de la existencia de reciclaje:

• Energía 70 → 15 MJ/kg
• Agua 9.9 → 10.3 L/kg (este aumento debido al lavado intenso requerido para el reciclaje mecánico)
• Emisiones de gases invernadero 2.8 → 0,9 kgCO₂ /kg