Los plásticos reciclados son ahora un tema común en los envases. La gente quiere reducir el desperdicio. La ley obliga a las empresas a recuperar los envases viejos. La marca promete utilizar más materiales reciclados. Por eso los fabricantes están probando cuánto plástico reciclable pueden poner en las máquinas. Esto incluye máquinas de bolsas de plástico. La respuesta es sencilla: hace más de una década. Pero eso todavía está muy por debajo de muchos de los objetivos.
La brecha entre las grandes promesas y lo que las máquinas pueden hacer merece un estudio cuidadoso. Los plásticos reciclados causan muchos problemas. Desgastan la máquina más rápido. Reducen la calidad de la salida. Cambian la estabilidad del proceso. Socavan la consistencia del producto. Comprender estas restricciones no significa que no debamos utilizar materiales reciclados. Eso significa que debemos utilizarlos de forma inteligente.
1. El problema de la contaminación aguas arriba de la máquina
Todos los polímeros se recolectan, clasifican, limpian y granulan antes de ingresar a las máquinas de bolsas de plástico. Cada paso añade una diferencia que no se encuentra en la resina nueva.
El polietileno reciclado pos-consumo (PCR-PE) es un ingrediente clave en las bolsas de compras recicladas. Pero rara vez es un tipo limpio. Mezcla película de LDPE, botellas de polietileno de alta-densidad (HDPE), tapas de polipropileno, etiquetas de papel, pegamento y pequeños trozos de comida. Incluso después de la limpieza y clasificación, el reciclaje mecánico no los hace tan puros como los materiales nuevos.
Así, en la práctica, las partículas regeneradas presentan distintos grados de:
- Humedad: Si las partículas recuperadas no se secan bien, se pueden formar burbujas, líneas y defectos superficiales en la película soplada. Cuando el nuevo LDPE ingresa a la extrusora, generalmente contiene menos de 200 ppm de agua. Sin embargo, se reciclará más EPI después del consumo si no se seca adecuadamente.
- Artículos que no son-PE: el polipropileno y otros polímeros diferentes pueden crear un punto débil en la película. Incluso si representan menos del 1% del peso total, pueden provocar debilidades locales. Estos puntos reducen el impacto de la caída del dardo.
- Color y tinta remanentes: Los restos de pintura y tinta de envases antiguos hacen que la película final tenga un color menos uniforme. Las bolsas de colores naturales o-claros son especialmente difíciles de limpiar cuando se utilizan grandes cantidades de materiales reciclados.
2. Variabilidad reológica y su efecto en la estabilidad de la extrusión
Cada máquina de bolsas de plástico que utiliza película soplada requiere un flujo constante de fusión desde el polímero hacia la extrusora. El índice de flujo de fusión (MFI) es una medida de la facilidad con la que los polímeros fluyen bajo un peso determinado. Es el ajuste más importante para mantener las burbujas estables y el espesor de la película uniforme.
Los nuevos LDPE generalmente se fabrican en un rango de MFI estrecho, generalmente 0,3-2,0 g/10 min, según el uso. Sin embargo, los cambios en el MFI del polietileno reciclado posconsumo suelen ser de ± 30 – 50 % incluso después de un solo uso. Esto se debe a que el material reciclado se fabrica a partir de una mezcla de resina de diferentes fabricantes con diferentes grados.
Cuando el MFI cambia durante la operación, es necesario mantener el mismo cambio en la tasa de salida que la velocidad del tornillo. La presión en la ranura de la matriz cambia. La altura de la línea de escarcha cambia de altura. Todos estos cambios afectan el espesor de la película. El ancho puede permanecer entre ± 3 y 5% en una línea estable de resina cruda. El contenido de agua de los materiales reciclables es de ± ± 10 – 15% con mala consistencia del material. Esto afecta directamente la resistencia y la calidad del sellado de la bolsa de tela.
Los operadores intentan resolver este problema aumentando la contrapresión del tornillo o cambiando la temperatura del molde. Sin embargo, existe un límite en cuanto a cuánto pueden ajustar cuando el alimento cambia significativamente de un lote a otro.
3. Degradación térmica y reducción del peso molecular
El polietileno se descompone por el calor y el oxígeno cada vez que se procesa. Durante la formación de la primera membrana, el polímero se calienta una vez. Durante la recuperación mecánica, se recalientan durante la granulación. Las partículas recicladas se calientan tres veces cuando ingresan a la máquina de bolsas de plástico.
Cada paso de calentamiento hace que la cadena se rompa. Esto significa que las largas cadenas de polímeros pueden romperse en pedazos más cortos. Esto reduce el peso molecular. Esto reducirá la resistencia a la tracción y el alargamiento durante la fractura. Cada gota fue diferente. Mucho depende de los estabilizadores de la resina original. Pero el efecto general es mensurable.
Los estudios de LDPE reciclado mecánicamente muestran que la resistencia a la tracción disminuye entre un 15% y un 30% en comparación con los materiales nuevos después de dos o tres ciclos de reprocesamiento. En muchos casos, el alargamiento de la fractura disminuye más rápidamente que la resistencia a la tracción.
Agregar estabilizadores antioxidantes al compuesto puede ayudar a reducir esta descomposición. Pero gastan más. Necesitan cantidades precisas. En el proceso, se agregó otra cosa que controlar.
4. Desgaste de la máquina y frecuencia de mantenimiento
Los materiales reciclados contaminados desgastan las piezas del extrusor más rápido que los materiales nuevos. Esto se refleja en lo siguiente:
Desgaste abrasivo en destornilladores y cañones de armas: el carbonato de calcio sobre arena, fragmentos de vidrio y etiquetas de papel es como papel de lija en destornilladores y cañones de armas. En una nueva línea de resina, los pernos pueden funcionar continuamente durante varios años. Con materiales reciclables sucios el tiempo será menor. Depende de la cantidad de suciedad y de la dureza de los tornillos y los cilindros.
Desgaste por corrosión de contaminantes halogenados: Si entra PVC (cuando la separación es incompleta), libera ácido clorhídrico a las temperaturas de procesamiento. El cloruro de hidrógeno ataca el acero de los barriles y las superficies de los moldes. Incluso sólo entre un 0,1 y un 0,5 % de PVC.
Acumulación de labios (Mold Lip Slobber): pequeñas moléculas rotas y residuos en material reciclable que se acumulan en un Mold Lip. Eso significa más paradas de limpieza. En una nueva línea de resina, se producen y limpian bolsas estándar en cada turno. En líneas con muchos materiales reciclados y estabilizadores deficientes, es necesario limpiarlas cada hora o más. Esto reduce directamente el tiempo de funcionamiento de la máquina.
Estos problemas de mantenimiento aumentan el costo por kilogramo de producción. Al considerar el costo total del uso de contenido reciclado, este costo suele ser insuficiente.
5. Umbrales de calidad óptica y mecánica de la película
Las máquinas de bolsas de plástico se pueden fabricar a partir de una combinación de materiales nuevos y reciclados. Pero a medida que aumenta la cantidad de material reciclado, la calidad disminuye cada vez más. Según la experiencia de la industria, el límite práctico de una bolsa minorista estándar es de 30 a 50 % de PCR. Además, la calidad comenzó a disminuir notablemente, siempre y cuando los materiales reciclados sean limpios y tengan un MFI estable.
Más allá de eso, varios indicadores de calidad empeoran:
- Resistencia al impacto de caída de dardo (ASTM D1709): Esta es una prueba de seguridad clave para la resistencia de la bolsa. Debido al gel y al menor peso molecular, disminuye con más PCR. Las bolsas pueden romperse si se usan por debajo del límite. Esto puede dar lugar a quejas de los clientes y posibles problemas legales.
- Neblina y claridad: el PE reciclado casi siempre es más turbio que nuevo. Para las bolsas que deben retirarse-como bolsas de frutas y hortalizas, bolsas de ropa o bolsas de tiendas de mudanzas-una PCR alta no satisface la demanda del producto.
- Consistencia de la fuerza del sellado: Las uniones serán más delgadas debido a la suciedad en el área del sello. Con el aumento de la PCR, el rango de temperatura del sellado térmico se vuelve cada vez más estrecho. Esto significa que se necesita un control de temperatura más estricto. Muchos fabricantes de bolsos viejos no pueden hacer eso.
6. Restricciones regulatorias y de etiquetado
Además de las restricciones físicas, los fabricantes que utilizan máquinas de bolsas de plástico para reciclar materiales tendrán que lidiar con reglas cambiantes. Estas reglas influyen en su forma de pensar sobre el producto final.
En los Estados Unidos, las Guías Verdes de la FTC (16 CFR Parte 260) establecen reglas para las declaraciones ambientales, incluidas las etiquetas de "contenido reciclado". Las reclamaciones deben estar respaldadas por evidencia documental del verdadero porcentaje de PCR. Tampoco pueden defender mayores beneficios ambientales de los que pueden demostrarse.
En la Unión Europea, se espera que la Directiva Europea de Declaraciones Verdes (introducida en 2023 y aún en desarrollo) introduzca reglas de certificación más estrictas para las declaraciones de contenido reciclado. Esto incluye inspecciones de terceros-. Los fabricantes de materiales reciclados híbridos deberán documentar y realizar un seguimiento de todo el proceso hasta la planta de reciclaje.
Esto añade trabajo de oficina adicional. Los fabricantes de bolsas más pequeños-que representan una gran proporción de los fabricantes de bolsas del mundo-pueden considerar que la carga es demasiado grande en comparación con la pequeña cantidad de contenido reciclado que realmente tienen disponible.
7. Lo que realmente se requiere para lograr un progreso significativo
Es posible procesar más materiales reciclados a través de máquinas de bolsas de plástico. Pero se necesita dinero y trabajo en varias partes del sistema, no sólo en la máquina misma.
Control de calidad de la materia prima: establezca reglas claras para la alimentación (rango MFI, límites de humedad y umbrales de suciedad) y pruebe cada lote antes de su uso. Sin eso, las reparaciones mecánicas son una reacción, no un sistema planificado.
Compatibilizadores y paquetes estabilizadores: los acondicionadores especiales pueden ayudar a reducir la pérdida de resistencia y el daño por calor de los materiales reciclados. Los venden los proveedores, pero requieren equipo técnico y son más caros.
Actualizaciones de la máquina: Los tornillos para materiales que cambian de espesor, mejoran el control de la temperatura y mejoran la forma del molde pueden aumentar el límite de PCR real. Las máquinas viejas pueden necesitar piezas nuevas para funcionar a niveles muy superiores al 30% de reciclado.
Conclusión
Las restricciones a las máquinas de bolsas de plástico que utilizan materiales reciclados son reales y claras: materias primas inconsistentes, flujos de fusión desiguales, desgaste más rápido de las máquinas, rangos de calidad más estrechos y nuevas normas. Nada de esto significa que debamos dejar de utilizar materiales reciclables. Lo que quieren decir es que debemos abordarlo con precaución técnica, en lugar de simplemente tratar los objetivos porcentuales como casillas de marketing que debemos marcar.
Los fabricantes que están logrando avances reales son aquellos que ven el contenido reciclado como una cuestión de ingeniería de materiales, no sólo una cuestión de compra e intercambio. Eso significa invertir en reglas de materiales, rastrear procesos y actualizar las máquinas según sea necesario. La PCR del 20% al 50% no es una línea recta. Pero se puede lograr con la base técnica adecuada.
Referencias:
- Fundación Ellen MacArthur. La nueva economía del plástico: repensar el futuro de los plásticos. 2016.
- Giles, Harold F., Wagner, John R., Mount, Eldridge M. Extrusión: guía y manual de procesamiento definitivo. Publicación William Andrew, 2005.
- Hopewell, Jefferson, Dvorak, Robert, Kosior, Edward. "Reciclaje de Plásticos: Retos y Oportunidades". Transacciones filosóficas de la Royal Society B, vol . 364, 2009.
- White, James L., Potente, Helmut. Extrusión de tornillo: ciencia y tecnología. Publicaciones Hanser Gardner, 2003.
- ASTM Internacional. ASTM D1709: Métodos de prueba estándar para la resistencia al impacto de películas plásticas mediante el método de dardo de caída libre. Edición actual.
- Comisión Federal de Comercio de EE. UU. Guías para el uso de declaraciones de marketing ambiental (Guías verdes), 16 CFR Parte 260. Revisado en 2012.
