PROPUESTA PARA EL RECICLAMIENTO DEL PLASTICO

PROPUESTA PARA EL RECICLAMIENTO DEL PLASTICO
POLIETILENTEREFTALATO(PET) UTILIZADO COMO ENVASE EN
BEBIDAS ENBOTELLADAS.
Ing. Félix Julián Soto.
Ing. Luís Silva Santos.
CIIDIR- UNIDAD- OAXACA
Instituto 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 para
conservar y proteger al medio ambiente, desarrolla proyectos de investigación en zonas
de recursos económicos reducidos, como es el caso del estado de Oaxaca, donde el
crecimiento urbano en los últimos años se ha incrementado, generando un gran volumen
de basura, dentro de la cual encontramos al plástico PET (polietilen-tereftalato) que se
deposita en los basureros municipales, ocupando grandes volúmenes de suelo y
propiciando la erosión y aspectos estéticos negativos, por lo cual surgió la idea de
considerar a estos residuos no como basura sino como un recurso importante para ser
considerada en la industria del plástico, como materia prima para la fabricación de
productos de baja calidad como es el caso de la madera plástica que se utiliza en la
industria de la construcción y otros, entonces se plantea desarrollar el proyecto “
Reciclaje de botellas PET utilizadas como envase de agua purificadas” el estudio se
inició con la investigación bibliográfica para conocer el origen de las materias primas
utilizadas, así como el potencial de botellas postconsumo que se producen a nivel
mundial, nacional y estatal, luego se estudiaron las características de los plásticos que se
encuentran en el mercado, los resultados obtenidos son, la basura ha modificado su
composición química, pasando de un 5% de desechos no biodegradables en 1960 a un
40% que se da en nuestros días, también se ha encontrado que el 8% aprox. de la basura
sólida corresponden a los plásticos y las embotelladoras ubicadas el la ciudad de
Oaxaca, producen 64 ton/mes, ingresando al estado 25 ton/mes, se hizo el diseño de
máquina compactadora y molienda de PET con un costo al alcance de los Municipios
del estado, por lo cual aprovechando la iniciativa de las autoridades del distrito de Etla
Oaxaca se propone instalar un Centro de Acopio de residuos sólidos, obteniendo el
PELLET 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 equilibrio
ecológico 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 de
basura 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 la
tierra. El control de la problemática de la basura se establece en la NOM-O83-ECOL1996, que establece las condiciones que deben reunir los sitios destinados a la
disposición final de los residuos sólidos municipales, las normas no son aplicables por
lo menos a nivel estatal ya que no existen estudios al respecto, sin embargo se tienen
otros que el 8% del volumen de la basura es material plástico, habiendo un gasto de
materias primas y energía que conllevan a un costo ambiental que se reparte en la
población y que se paga durante la compra del producto que en varias ocasiones el costo
del empaque o embalaje es mas alto que el mismo producto, el costo lo justifican por los
daños a la salud pública, deterioro de la calidad de vida y aumento del pago fiscal por
conceptos de tratamiento y potabilización del agua, así como saneamiento básico. En
este aspecto podemos escribir una serie de observaciones con el fin de reducir los
volúmenes de envases en los tiraderos, por ejemplo todos los recipientes desechables
deben tener el código de impacto obligatorio de gestión que corresponde a la
disposición cuando se convierte en envase usado, aprovechamiento de los envases
residuales para utilizar los materiales que lo componen, racionalizar la producción de
envases, control de la importación de envases y materiales para el mismo fin y la norma
que se establezca en México deberá tener observaciones como las siguientes, al fabricar
los envases deberá ser con tecnologías limpias y buscar minimizar los consumos de
energía de materias primas, así como de los materiales tóxicos y de agua, también los
contaminantes 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 su
comercialización como fibra textil y como película plástica para empaques y en cintas
magnéticas, pero a mediados de la década de los 70’s se obtuvieron polímeros de alta
pureza factibles de utilizar en la fabricación de botellas para productos como bebidas
carbonatadas, licores y envases para alimentos; posteriormente en los 80’s el uso fue
extendido al sector electrico-electronico y a la industria automotriz.
OBTENCION.- Se obtiene al hacer reaccionar el ácido tereftálico o el dimetiltereftálato
con el etilenglicol, la reacción se realiza a temperaturas y presiones de vacío controlados
obteniendo cuerpos sólidos en forma de espaguetis que requieren enfriamiento para su
estabilización.
PROPIEDADES.- El PET tiene una viscosidad entre 0.5 y 0.6 centiestokes, esta
propiedad le da resistencia a la tensión, a la abrasión y hace imposible la reacción
química con hidrocarburos aromáticos, alcoholes, detergentes, soluciones acuosas de
ácidos débiles y fuertes, blanqueadores, etc.
APLICACIONES.- El PET grado fibra tiene propiedades de resistencia, contracción y
elongación, se utiliza en llantas, cordeles, mangueras y cinturones; el grado botella se
utiliza para envasar alimentos, jugos de frutas, mostazas, vinagre, bebidas carbonatadas,
shampoos, cosméticos, antisépticos y medicamentos y el grado ingeniería se usa para la
fabricación de recipientes electrodomésticos, tostadores, freidores, tenazas eléctricas,
sartenes eléctricos, planchas, secadores de cabello, etc. Existen otros que se llaman
grado película y se usan solamente para productos muy sensibles a la humedad y que
requieren un alarga vida de anaquel como dulces, galletas, fármacos, reactivos y polvos
para preparar bebidas.
LOS PLASTICOS EN EL MEDIO AMBIENTE.
Se considera que estos materiales contribuyen en una mayor proporción a la formación
de residuos que tiene la sociedad pero estudios realizados por especialistas indican que
solamente el 4% del petróleo comercial es utilizado para este fin. Es muy frecuente
encontrar en los basureros la incineración de los plásticos, desprenden un alto poder
calorífico, consumen aire en la combustión y desprenden compuestos volátiles como
son: cuando se quema el PVC se genera ácido clorhídrico y si se trata de recina poliester
se genera HCN, sin embargo cuando la combustión es incompleta se produce hollín,
otros contienen aditivos que se quedan en las cenizas y provocan transformación del
suelo; durante la combustión el medio ambiente más afectado es la atmósfera ya que se
incrementa de los compuestos amoniaco, dioxidos de azufre, compuestos de nitrógeno,
ácidos orgánicos que tienen propiedades corrosivas (Héctor Martínez Frías, ESIQIEIPN.)
ESTUDIO DEL MERCADO.- La industria de las resinas sintéticas en México, esta
compuesta por más de 80 empresas que dependen de las importaciones de las materias
primas así como de productos auxiliares, el crecimiento de este sector de 1990 a 1993
fue del 14% considerando las fibras textiles y recinas epóxicas. Los plásticos de mayor
consumo son el Polietileno de baja densidad con un 25%, el PVC con 17% y el
Polietileno de alta densidad con 15% por lo cual de estos datos deducimos que el sector
de mayor consumo es el de envases y embalajes, en el caso del PET la utilidad más
grande se tiene en los envases desechables.
Con respecto a la producción de resinas sintéticas en México los plásticos termofijos en
1993 se obtuvieron 302, 773 toneladas y de termoplásticas fue 1, 219, 614 toneladas;
también importamos plásticos termofijos 11, 471 toneladas y termoplásticos 207, 563
toneladas y exportamos plásticos termofijos 4885 ton. y termoplásticos 293 654 ton.; en
cuanto a la producción y consumo de resinas generamos, en la producción 1,521,987
ton. y consumimos 1,442,482 ton.
En cuanto al PET grado botella, el mercado nacional ha crecido aceleradamente en los
últimos años y se espera que continúe así debido a la introducción masiva de envases
para las bebidas carbonatadas existiendo dos productores nacionales: Celanese y Kimex.
Se tiene las siguientes cifras en cuanto al consumo de PET grado botella, producción
33,289 ton./año, importaciones 279 ton., exportaciones 1491 ton. y consumo aparente
33,289 ton., podríamos seguir enumerando el consumo de cada uno de los plásticos que
se fabrican y consumen en la república mexicana que es bastante significativo y
preocupante en el aspecto ambiental debido a los envases y embalajes cuya disposición
final 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 estudios
realizados en el país principalmente del reciclado de plásticos.
2.- Asistencia a la reunión anual que promueve el programa universitario del medio
ambiente, para adquirir metodología y conocimientos técnicos para la resolución de los
problemas ambientales generados por plásticos PET en el estado de Oaxaca.
3.- Conocimiento de la generación de residuos sólidos de la zona metropolitana de la
ciudad de México y su aplicación en los valles centrales del estado de Oaxaca.
4.- Reconocimiento del área de estudio, para identificar las principales fuentes
generadoras de este residuo.
5.- Análisis de las fuentes generadoras e identificación de los proveedores de botellas
PET en el municipio del centro y conurbados.
6.- Evaluación del potencial generado por medio de entrevistas y estudios de generación
de residuos sólidos.
7.- Aprovechamiento de la botella PET residual desechados en el aprovechamiento del
agua purificada y bebidas carbonatadas que se envasan en el mismo material y que se
distribuyen en los valles centrales.
8.- Diseño y construcción de máquinas de compactación y molienda, para aprovechar
los residuos para producir PELLET, proponiendo alternativas de uso como son: madera
plástica, 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 residuos
sólidos, de los cuales 51% son residuos de alimentos, 6% de jardinería, 18% de papel y
cartón, 8% de plásticos, 5% de vidrio, 3% de lata, 3% de residuos sanitarios y 16% de
residuos diversos (Departamento del Distrito Federal).
En la ciudad de Oaxaca estos porcentajes se repiten en algunas colonias clasificadas
como clase media y media alta, pero en las colonias de clase baja, estos porcentajes de
abaten aumentando los residuos de jardinería y sanitarios.
Con referencia a la generación del plástico PET, se aprovecharon los estudios realizados
por M. Alonso Gutiérrez, correspondiente a estudios de generación del agua
embotellada en plástico PET, incrementando el número de botellas encontradas en las
bebidas 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 encontramos
botellas de PET retornables y no retornables, de volúmenes de medio litro y de dos
litros, que por su costo el consumo de botellas no retornables es más grande.
Tabla 1.- Datos técnicos obtenidos en el estudio
CARACTERISTICAS
AGUA EMBOTELLADA
Cd. de Oaxaca y zona
conurbada
5 habitantes consumen
Cd. de Oaxaca y zona
conurbada generan:
Empresas locales producen
3,000,000 de botellas al
mes
1 botella de agua al día
60 ton de plástico PET al
mes
30 ton. de plástico PET al
mes
30 ton. de plástico PET al
mes
30 mil botellas
Empresas foráneas
producen
1 ton. de plástico PET
BEBIDAS
CARBONATADAS
5,000,000 de botellas al
mes
1.75 botellas de agua al día
75 ton. de plástico PET al
mes
Cero toneladas al mes
75 toneladas de plástico
PET al mes
22 mil botellas.
Tabla 2.- Peso de las botellas, realizado en las condiciones de la ciudad de Oaxaca
Botella de 1.5 l. ACQUA ROMA con C/tapa = 48.09 g.; s/tapa=45.79 g.
etiqueta
Botella de 1.5 l. Peñafiel con etiqueta
c/tapa=49.6 g, s/tapa=46.3
Botella de 2 l Coca-Cola no retornable
c/tapa=60.29 g. s/tapa= 57.8 g
Botella de 500 ml Ciel s/anillo y s/etiqueta c/tapa=28.6 g. s/tapa= 20.7 g
Peso 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
CONSUMO
DESECHO
PRECIO
(botellas/día)
(Kg/día)
(Kg/día)
DE
DESECHO
($/Kg)
Industria
258,000
12,500
125
0.30
embotelladora
de
México, S.A.
Embotelladora
215,000
10,500
105
0.40
Metropolitana
Cia. Exportadora de
80,000
3900
25
0.70
aguas minerales
Jugos
de
frutas
75,000
3600
25
0.50
Mundet
Soc. Coop. Pascual.
60,000
2 900
30
0.40
Total
688,000
33,400
310
..........
ESTUDIOS DE GENERACION.- Los estudios de generación realizados en algunas
áreas de la zona de estudio nos arrojan cantidades muy pequeñas de botellas
recolectadas, consideramos que la gente no esta disciplinada para efectuar la disposición
final en los contenedores por lo que solamente recolectamos del 10 al 20% de las
cantidades 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 motivación
promovida.
DISEÑO Y CONSTRUCCION DE MAQUINA COMPACTADORA Y MOLIENDA DE
PLASTICOS PET.- El proyecto desarrollado para el reciclamiento de las botellas PET
del agua embotellada considera propiedades especificas que tienen los recipientes
utilizados en el mercado del agua embotellada, pero al considerar las botellas de PET
utilizadas en la industria de aguas carbonatadas, es conveniente rediseñar el sistema de
corte ya que las botellas retornables y no retornables que utilizan las envasadoras PepsiCola y Coca-Cola tienen propiedades físicas diferentes, como resistencia al impacto, a
la 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, el
costo oscila entre los 20 mil y 30 mil pesos, costo que esta al alcance de los municipios
conurbados de la ciudad de Oaxaca. El producto final obtenido en el molino será
PELLET grado fibra,con características para ser empaquetado y transportado a centros
industriales como la ciudad de Puebla, ciudad de México, Veracruz, Chiapas, etc.
OTROS RESULTADOS TEORICOS.- Se tienen los diagramas del proceso de reciclado
de PET, acondicionado a los municipios de Oaxaca, tomando en cuenta para el diseño
los sistemas de recuperación CPRR, DOW, REKO.
V.- ANALISIS DE RESULTADOS
La composición química de la basura en los tiraderos municipales de Oaxaca no es la
misma que la zona metropolitana de la ciudad de México, seguramente se debe al nivel
industrial que tienen las ciudades sin embargo, la composición de plástico son
equivalentes 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 botellas
por volumen, que es una limitante para el diseño de las maquinas utilizadas en el
reciclaje por lo que se dio un sobrediseño para tener la garantía en los procesos de
compactación y molienda.
Hace falta tener centros de acopio de otros materiales en la ciudad de Oaxaca para la
recolección de residuos importantes como aluminio, fierro, vidrio, etc. como se da en
otras ciudades industrializadas en el país, porque se observa en los basureros de Oaxaca
otros materiales de importancia.
Las maquinas diseñadas modificaran sus sistemas de corte y compactación para
procesar las botellas de las bebidas carbonatadas, así como la capacidad de producción
ya que se estima que cuando se tenga publicidad en el radio, televisión y otros medios
del 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 la
falta de recursos económicos solamente tienen un centro de acopio que recibe los
desechos de los municipios que pertenecen a este distrito, haciendo separación manual
de algunos productos de importancia con personal no calificado.
Es conveniente que la metodología del proyecto sea extendida a las autoridades
encargadas de la protección del medio ambiente o de empresas concesionadas, para
aprovechar los recursos no renovables de petróleos mexicanos que actualmente se
pierden 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 y
embalajes con el principio de que los fabricantes del producto sean los responsables de
la disposición final.
En los centros educativos del país se debe implementar laboratorios de plásticos con el
fin de conocer a mayor profundidad las emisiones que se generan durante la combustión
así 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 el
impacto hacia el medio ambiente, se recomienda que los comités de ecología municipal
promuevan cursos de capacitación y análisis de la disposición final de los residuos
sólidos así como los daños de los lixiviados en los sistemas acuíferos, cuerpos
receptores 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.