Estado del reciclaje de residuos plásticos

Los plásticos están en todas partes, clasificados de muchas maneras y en una gran variedad. Según su uso, los plásticos se pueden dividir en plásticos generales, plásticos de ingeniería y plásticos especiales; según la fuerza de interpolímero, se pueden dividir en termoplásticos y plásticos termoestables; según los componentes del polímero plástico, teóricamente pueden existir miles. Además, los científicos y las empresas químicas mantienen cada año un cierto ritmo de investigación y desarrollo, aumentando los tipos de plástico. Actualmente, los principales tipos de plásticos incluyen: PP, PE (LDPE, HDPE), PVC, PET, PS.

El uso global de plástico es enorme y aumenta año tras año, pero la tasa general de reciclaje es baja. Según Statista, la producción mundial anual de termoplásticos se acercó a la asombrosa cifra de 400 millones de toneladas en 2020, y se espera que crezca a un ritmo rápido de más del 1% cada cinco años. Para 2050, se espera que la producción mundial de termoplásticos alcance los 589 millones de toneladas.

Dado que los plásticos desempeñan un papel extremadamente importante en la vida humana, es difícil reemplazarlos. Por lo tanto, ante la situación cada vez más grave de protección del medio ambiente, el reciclaje de residuos plásticos se ha convertido en un tema de gran preocupación para el gobierno y la sociedad. En este contexto, los analistas profesionales en el campo de la protección ambiental en torno al reciclaje de residuos plásticos revisan, desde el punto de vista de la ciencia y la tecnología, la tecnología de reciclaje convencional del mercado actual y divulgan los puntos clave de la tecnología en este campo.

Estado del reciclaje de residuos plásticos:

Previsión de la producción mundial de termoplásticos de 2020 a 2050

Como se muestra en la figura anterior, entre los principales termoplásticos actuales, el PP tiene la mayor producción, seguido del LDPE y el HDPE. Estos tres plásticos por sí solos representan casi el 50% de toda la producción de termoplásticos.

La tasa de reciclaje de residuos plásticos es baja y la diferencia entre regiones y categorías es grande. En comparación con la creciente producción mundial de plástico, las tasas de reciclaje se han estancado. Según la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE), solo alrededor del 14-18% de los residuos plásticos se reciclan a nivel mundial, y alrededor del 24% se incinera. Entre el 58 y el 62 por ciento de los residuos plásticos terminan en vertederos o se desechan en el medio ambiente natural. La tasa de reciclaje de residuos plásticos varía mucho de una región a otra. La tasa general de reciclaje de residuos plásticos en la UE es relativamente alta a nivel mundial y se ha estabilizado por encima del 30% desde 2014. La tasa de reciclaje de residuos plásticos en China es similar a la de la Unión Europea, alcanzando el 26,7 por ciento en 2020. Las tasas de reciclaje en los Estados Unidos están muy por detrás de otras regiones, con una tasa de reciclaje general de solo el 8,7 por ciento en 2018.

La tasa de recuperación de los plásticos subdivididos varía mucho. El siguiente gráfico muestra las tasas de reciclaje de diferentes tipos de residuos plásticos en los EE. UU. clasificadas por la OCDE. Se puede ver que la tasa de recuperación general de PET y PE es alta, superando ambos el 10%, lo que es superior al nivel general de reciclaje de residuos plásticos en los Estados Unidos. Sin embargo, la tasa de recuperación del PP, que tiene la mayor producción anual, es inferior al 1%, muy por debajo del nivel general de reciclaje de residuos plásticos.

Los plásticos biodegradables están surgiendo, pero son caros y tecnológicamente menos maduros. El siguiente gráfico es un resumen de la producción actual de plástico, la madurez tecnológica y el precio en el mercado. Como se puede ver en la figura, en comparación con productos plásticos maduros como PE, PP y PET, los nuevos plásticos renovables como el PBS no tienen ventajas en términos de madurez tecnológica y precio.

Por lo tanto, el reciclaje es una solución más fiable que depender de los plásticos biodegradables para aliviar el problema de los residuos plásticos. Además, en comparación con el plástico original, la cuota de mercado actual de los plásticos reciclados es baja, todavía hay mucho margen de crecimiento. En este contexto, comprender los puntos técnicos clave en el proceso de reciclaje de plástico es de gran importancia para los inversores en campos relacionados.

Análisis de la tecnología de reciclaje de residuos plásticos

Dependiendo de si la cadena de carbono del polímero en los plásticos se rompe, la tecnología de reciclaje de residuos plásticos se puede dividir en reciclaje físico y reciclaje químico.

1

Reciclaje físico (máquina de reciclaje)

El reciclaje físico se refiere al método que no destruye la estructura polimérica del plástico, sino que solo limpia y rompe el residuo plástico para luego proceder directamente al proceso de granulación del plástico. Parte del proceso también puede incluir la plastificación. El flujo de proceso común es el siguiente:

Clasificación de plásticos:

La separación generalmente se lleva a cabo a través de las propiedades físicas de la alimentación, como el uso de fuerza magnética para eliminar parte del metal en la alimentación; algunas sustancias difíciles de separar también pueden necesitar ser clasificadas manualmente. Los métodos de separación comunes incluyen: separación manual, separación por densidad, separación magnética, separación por fluorescencia de rayos X, separación electrostática, etc.

Lavado y secado de plásticos:

Las diferentes impurezas tienen métodos de tratamiento correspondientes. Por ejemplo, para limpiar la superficie plástica de tierra y polvo, la limpieza con agua puede ser suficiente; para la contaminación por aceite, puede ser necesaria lejía, pero este método también tiene desventajas obvias: es fácil generar contaminación. El secado después de la limpieza es relativamente simple, generalmente utilizando un secador industrial para secar el agua en el cuerpo del plástico.

Los plásticos después de una simple clasificación y limpieza, para facilitar el tratamiento posterior, generalmente utilizan trituradoras industriales para el tratamiento de trituración de plástico. Las trituradoras industriales generalmente usan cuchillas para triturar plásticos en su interior, y se utilizarán diferentes trituradoras industriales según la dureza o la forma de la alimentación. Cuanto menor sea el tamaño de partícula después de la trituración, mayor será el costo de trituración.

Alimentación y plastificación:

Para garantizar la calidad de los productos terminados en la línea de producción, parte del proceso puede incluir pasos de plastificación. En términos generales, para los termoplásticos, el propósito de la carga es reducir el costo; para los plásticos termoestables, la alimentación es para reducir el costo y la modificación. La plastificación es el uso de una máquina amasadora a una temperatura de aproximadamente 100-200 °C para mezclar el relleno y el residuo plástico, para generar un bulto, facilitando la extrusión posterior.

Granulación por extrusión de plástico:

Generalmente, se utiliza una extrusora para fabricar partículas de plástico recuperado a partir de pellets, y la temperatura de reacción es de aproximadamente 150-250 °C.

El proceso de recuperación física es relativamente simple y, por lo general, puede aceptar la mayoría de los plásticos comunes en el mercado. Sin embargo, las desventajas también son obvias. Los plásticos producidos después del reciclaje físico suelen ser plásticos de bajo valor, y el rendimiento de los plásticos se reducirá después de un reciclaje físico repetido, por lo que es difícil lograr un reciclaje físico infinito. Como resultado, algunos fabricantes pueden limitar el tipo de plástico que introducen en su línea de producción de reciclaje para garantizar que el producto sea un plástico de alto valor, mientras que otros solo pueden reciclar botellas de PET. En resumen, los escenarios de aplicación de la recuperación física están limitados de varias maneras.

2

Reciclaje químico:

El reciclaje químico es la conversión de cadenas de carbono poliméricas en plásticos en moléculas pequeñas para producir combustible, productos químicos, electricidad u otros productos. Los métodos comunes de reciclaje químico incluyen:

Generación de energía por incineración

También conocido como proceso de peróxido, puede tratar todo tipo de residuos plásticos. El proceso convierte el carbono y el hidrógeno de los residuos plásticos en dióxido de carbono y agua, generando calor que finalmente se convierte en electricidad que se introduce en el sistema de transmisión.

La generación de energía por incineración generalmente tiene tres partes: fermentación, incineración y eliminación de residuos. El residuo plástico se mezcla con otros residuos y luego se fermenta simplemente antes de ser quemado en un incinerador. El calor generado durante la incineración se utiliza para calentar agua en la caldera y producir vapor, que se utiliza para accionar una turbina para generar electricidad. La escoria producida en el proceso y las cenizas volantes recolectadas en los gases de combustión se eliminan y se envían a vertederos o se reutilizan, y los gases de combustión se descargan a la atmósfera después del tratamiento.

El reciclaje químico es la conversión de cadenas de carbono poliméricas en plásticos en moléculas pequeñas para producir combustible, productos químicos, electricidad u otros productos. Los métodos comunes de reciclaje químico incluyen:

Generación de energía por incineración

También conocido como proceso de peróxido, puede tratar todo tipo de residuos plásticos. El proceso convierte el carbono y el hidrógeno de los residuos plásticos en dióxido de carbono y agua, generando calor que finalmente se convierte en electricidad que se introduce en el sistema de transmisión.

Las ventajas y desventajas de la generación de energía por incineración también son obvias; la ventaja es que los requisitos de alimentación no son altos y puede manejar todo tipo de plástico; la desventaja es que los gases residuales producidos por la combustión generalmente contienen contaminantes. Si hay residuos plásticos que contienen cloro en la alimentación, puede haber gases tóxicos y nocivos como las dioxinas.

Proceso de oxidación parcial

Es adecuado para residuos plásticos de poliolefinas. A diferencia de la incineración, no hay exceso de oxígeno involucrado en la reacción. Una pequeña cantidad de oxígeno reacciona con la alimentación para generar gas de síntesis (mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno), y el producto final se puede utilizar en la industria química del carbón para producir metanol y amoníaco.

Los procesos de oxidación parcial generalmente incluyen separación, limpieza y secado, trituración, fusión y gasificación. El proceso de clasificación, limpieza, secado y trituración es el mismo que el de la recuperación física. Otros procesos se describen principalmente a continuación:

Fusión: La temperatura es generalmente de 100-500 °C. Algunos procesos tienen solo una fusión, y algunos procesos pueden tener múltiples fusiones para lograr un efecto de fusión. En el proceso de fusión, se produce algo de gas de componente ligero, que puede usarse como fuente de calor durante la fusión. Además, si la alimentación contiene plásticos que contienen halógenos, también se pueden producir gases ácidos que contienen halógenos y compuestos que contienen halógenos. La generación de compuestos que contienen halógenos reducirá el rendimiento, y la generación de compuestos que contienen halógenos se puede evitar pasando la cantidad adecuada de vapor.

Gasificación: La temperatura de reacción es de aproximadamente 1000-1600 °C. En el proceso, se inyecta suficiente aire u oxígeno para lograr la oxidación parcial, convirtiendo los átomos de carbono e hidrógeno en el plástico en monóxido de carbono e hidrógeno, respectivamente. Los productos de gasificación finales pueden incluir monóxido de carbono e hidrógeno, así como una pequeña cantidad de dióxido de carbono, vapor de agua, gases halógenos, etc., y una cierta cantidad de eliminación de impurezas dependiendo del uso final del producto. Además, además de los productos gaseosos, generalmente se produce escoria. Después de un tratamiento adecuado, la escoria puede enviarse a un vertedero o para un uso secundario.

03

En resumen

El reciclaje de residuos plásticos como una parte importante de la propuesta de la era de carbono neutral, creemos que en el futuro previsible a través de la tecnología que permite convertir los residuos plásticos de bajo valor en tesoros, o convertirse en la próxima industria de protección ambiental para resolver los problemas del plástico.