INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AGUASCALIENTES ESCOBA A BASE DE FILAMENTOS DE PET AUTORES: Emilio Antúnez Palos 19150398 Ricardo Guerrero Prieto 20150411 Brandon Daniel Cota Morales 21150335 Raziel Jiménez Martínez 19150907 GRUPO V029 2023B AGUASCALIENTES, AGUASCALIENTES A 17 DE JULIO DEL 2023 ESCOBA A BASE DE FILAMENTOS DE PET MATERIA. Taller de Investigación II DOCENTE: OLGA MARIA LARA SIGALA AUTORES: Ricardo Guerrero Prieto Brandon Daniel Cota Morales Emilio Antúnez Palos Jiménez Martínez Raziel RESUMEN La presente investigación se centra en el desarrollo de escobas fabricadas a partir de botellas de plástico como una alternativa sostenible para la limpieza. Con el creciente problema de la acumulación de residuos plásticos y su impacto negativo en el medio ambiente, es fundamental buscar soluciones que fomenten la reutilización y el reciclaje de estos materiales. En este estudio, se llevó a cabo un proceso de investigación y desarrollo para crear escobas utilizando botellas de plástico reutilizado. Se recolectaron botellas de plástico de diversos tamaños y se procesaron para convertirlas en filamentos que se utilizarían en la fabricación de las escobas. Se implementaron técnicas de corte, moldeado para dar forma a las escobas, utilizando un mango de madera. La investigación demuestra que la fabricación de escobas a partir de botellas de plástico es una alternativa viable y sostenible para la limpieza. Esta solución ayuda a reducir la acumulación de residuos plástico en el municipio de Aguascalientes. La reutilización de botellas de plástico y la reducción de residuos son elementos clave en esta investigación, que busca fomentar la adopción de prácticas más sostenibles y generar conciencia de lo sencillo que es darle una segunda vida a las botellas de plástico. i TABLA DE CONTENIDOS INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 1 CAPITULO I. EL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ....................................................................... 2 1.1 Planteamiento del problema y preguntas .......................................................................... 2 1.1 Objetivos de la investigación ........................................................................................ 5 1.1.1 Objetivo general........................................................................................................... 5 1.1.2 Objetivos específicos. .................................................................................................. 5 1.2 Hipótesis ............................................................................................................................. 5 1.2 Variables.................................................................................................................... 5 CAPITULO II. MARCO TEÓRICO ................................................................................................. 6 2.1 Bases teóricas ................................................................................................................. 6 2.2 Tipos de plásticos ............................................................................................................ 6 2.2.1 Termoplásticos ......................................................................................................... 7 2.2.2 Plásticos Ingenieriles ................................................................................................ 7 2.2.3 Termoestables.......................................................................................................... 7 2.2.4 Elastómeros.............................................................................................................. 8 2.2.5 Composites............................................................................................................... 8 2.2.6 Plásticos Espumados ................................................................................................ 8 2.2.7 Cristales líquidos ...................................................................................................... 8 2.3 ¿Qué es el PET? ............................................................................................................... 8 2.3.1 Historia del PET ...................................................................................................... 10 2.3.2 Características del PET ........................................................................................... 10 2.3.3 Aplicación del PET .................................................................................................. 11 2.4 Reciclaje de Plásticos .................................................................................................... 11 2.4.1 El procesamiento primario..................................................................................... 11 2.4.2 En el procesamiento secundario ............................................................................ 11 2.4.3 El reciclaje terciario, o "reciclaje químico" ............................................................ 12 2.4.4 El reciclado cuaternario ......................................................................................... 12 ii 2.4.5 Reciclaje de plásticos PET....................................................................................... 12 2.4.5.1 Reciclaje Mecánico.............................................................................................. 12 2.4.5.2 Reciclaje Químico ................................................................................................ 13 2.4.5.3 Reciclaje energético ............................................................................................ 14 2.5 Proceso de elaboración de hilos de PET ....................................................................... 14 2.6 Otros usos que se le ha dado al PET ............................................................................. 15 2.6.1 Reciclado del plástico PET para la obtención de fibra textil .................................. 15 CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO DE LA INVESTIGACIÓN ............................................ 18 3.1 Nivel de investigación ................................................................................................... 18 3.2 Diseño de investigación ................................................................................................ 18 3.3.1 Población ............................................................................................................... 18 3.4 Diseño experimental ..................................................................................................... 18 3.4.1 Recolección de botellas hechas a base de plástico................................................ 18 3.4.2 Recortar las bases de las botellas .......................................................................... 20 3.4.4 Colocar las botellas en la herramienta de corte .................................................... 21 3.4.5 Introducir los filamentos en la base de la escoba .................................................. 22 3.4.6 Ajustar los filamentos a la base de la escoba ........................................................ 22 3.4.7 Lista de materiales y equipos para la elaboración de la escoba............................ 23 3.5 Técnica e instrumento de recolección de datos ........................................................... 23 3.6 Técnica de procesamiento y análisis de datos.............................................................. 23 3.7 Aspectos Administrativos ............................................................................................. 24 3.7.1 Recursos humanos ................................................................................................. 24 3.7.2 Presupuesto ........................................................................................................... 24 3.7.4 Análisis FODA e infografía ...................................................................................... 26 CAPITULO IV. PRESENTACIÓN, ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIÓN ........................... 28 4.1 Presentación y análisis de los resultados ...................................................................... 28 4.2 Conclusiones ................................................................................................................. 33 REFERENCIAS .......................................................................................................................... 34 iii Referencias ............................................................................................................................. 34 ANEXOS ................................................................................................................................... 37 TABLAS Tabla 1: Tipos de plásticos y sus distintos usos. ____________________________________________6 Tabla 2: Tipos de PET que se conocen ____________________________________________________9 Tabla 3: Tipos de fibras y sus características ______________________________________________16 Tabla 4: Listado de material ___________________________________________________________23 Tabla 5: Presupuesto ________________________________________________________________24 FIGURAS Figura 1: Proceso de reciclaje mecánico de PET ___________________________________________13 Figura 2: Proceso de reciclaje químico ___________________________________________________13 Figura 3: Proceso de reciclaje energético ________________________________________________14 Figura 4: Proceso para generar una escoba hecha a base de PET _____________________________19 Figura 5: Proceso de recolección de botellas ______________________________________________19 Figura 6: Paso de recortar las bases de las botellas ________________________________________20 Figura 7: Proceso de limpieza de las botellas _____________________________________________21 Figura 8: Proceso para colocar una botella en la herramienta de filamentos ____________________21 Figura 9: Introducir los filamentos en la base del cepillo ____________________________________22 Figura 10: Ajustar los filamentos a la base del cepillo ______________________________________22 Figura 11: Infografía _________________________________________________________________27 Figura 12 : Recolectar botellas de plástico _______________________________________________28 Figura 12 : Recortar la base de las botellas _______________________________________________29 Figura 13 : Limpieza de las botellas _____________________________________________________29 Figura 14 : Colocar la botella en la herramienta de corte ____________________________________30 Figura 15 : Ajustando la medida del filamento ____________________________________________30 Figura 16 : Realizando el corte para generar filamentos ____________________________________31 Figura 17 : Se esturan los filamentos ____________________________________________________31 Figura 18 : Colocar los filamentos a la base de la escoba ___________________________________32 Figura 19 : Prototipo de escoba hecha a base de PET _______________________________________32 iv v INTRODUCCIÓN En las últimas décadas, la creciente conciencia sobre los problemas ambientales ha impulsado la búsqueda de soluciones sostenibles en diversos ámbitos de la vida cotidiana. Uno de los desafíos más urgentes es el manejo de los residuos plásticos, que representan una amenaza significativa para el medio ambiente. Sabiendo esto, la presente investigación se centra en explorar la posibilidad de fabricar escobas a partir de botellas de plástico reutilizado como una alternativa sostenible para la limpieza. Las escobas son herramientas esenciales en la limpieza diaria, y su producción convencional implica el consumo de recursos naturales y la generación de residuos que contribuyen al problema del plástico desechable. Se realizará un prototipo de un cepillo para una escoba con cerdas echas de botellas de PET. Se explicará el impacto negativo que dejan los desechos plásticos, principalmente las botellas, en donde es crucial que se encuentren forma de darles o extenderles la vida de uso a estos materiales que son tan nocivos para nuestro planeta, se dará a conocer que gracias estos materiales como se logra hacer un cepillo para la escoba para el uso común mediante filamentos a base de botellas de plástico. Al promover la reutilización de botellas de plástico y su transformación en escobas, se busca reducir la cantidad de plástico que termina en vertederos y ecosistemas naturales, al tiempo que se brinda una alternativa más sostenible para la limpieza del hogar. 1 CAPITULO I. EL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 1.1 Planteamiento del problema y preguntas El PET al ser un material no biodegradable lleva mucho tiempo siendo un problema cada vez peor desde el punto de vista ambiental, por lo que es necesario idear o crear formas de reciclar o reusar este material. En 2015 se fabricaron 407 millones de toneladas de plásticos a nivel mundial, de esa cantidad el 9% producido fue tereftalato de polietileno (Salvador, 2020). En México se estima que se producen más de 4 millones de toneladas al año de polímeros y únicamente el 9.2% de los plásticos desechados se recolectan para reciclaje y el 15.8% para el caso del PET (Del Consumidor, 2021). En el estado de Aguascalientes según estadísticas y de acuerdo con datos de la Secretaría de Servicios Públicos, de las 650 toneladas de residuos del municipio capital que en promedio ingresan diariamente al Relleno Sanitario de San Nicolás, alrededor del 25 por ciento son bolsas de plástico. Esta cifra es considerablemente alta ya que representa un porcentaje significativo de plástico que se consumen solamente en bolsas, esto sin tener en cuenta las demás presentaciones que se comercializan (Aguascalientes., 2019). La inmensa cantidad de plástico presente en el estado ha generado varios problemas ambientales significativos, la autora Parker menciona en una entrevista con National Geographic que “La evolución del producto que pasó de ser un invento sorprendente que cambió los hábitos de consumo, a convertirse en una amenaza para el medio ambiente ”, habla sobre las botellas de plástico y el gran impactó que han tenido estas sobre nuestras vidas y que ocasionan un cambio climático en el estado, ya que en los últimos años se han visto olas de calor fuera de lo normal, así como inundaciones en temporadas de lluvias debido por las obstrucciones causantes por las botellas de plástico (Parker, 2023). Actualmente, el uso de plástico se ha utilizado en diferentes artículos tales como cepillos, escobas, cubetas, etc.; lo cual los convierte en productos peligrosos para el medio ambiente debido a que se desechan y su descomposición tarda miles de años lo 2 que llega a contaminar el medio ambiente. Existen serios problemas ambientales los cuales son la inmensa cantidad de plásticos, las personas están acostumbradas a utilizarlas sin tener conciencia de su uso. Por lo que en esta investigación se realizará una propuesta de un cepillo a base de los filamentos obtenidos de los materiales recolectados mediante los distintos programas de la secretaria del medio ambiente y desarrollo sustentable del municipio, estos son cepillos son parte fundamental para formar una escoba hecha a base de materiales reciclados, con el fin de demostrar que se le puede dar un segundo uso a las botellas de plástico en una herramienta que usa en nuestra vida diaria. Esta investigación será de tipo cuantitativa, tecnológica y práctica, porque se recopilarán datos numéricos para obtener la cantidad de filamentos que se pueden conseguir de una botella, así como también recopilar la información de las personas de la idea de usar un cepillo a base de botellas de plástico, en base de encuestas, y observaciones. También es descriptiva, debido a que se explicaran las características de los plásticos y la importancia de los diferentes procesos de reciclaje, así como la manipulación del PET y su transformación. También se explicarán algunos conceptos necesarios para poder entender el tema central, y sea fácil de entender para el lector. En este trabajo se explica el impacto negativo que dejan los desechos plásticos, principalmente las botellas, en donde es crucial que se encuentren forma de darles o extenderles la vida de uso a estos materiales que son tan nocivos para nuestro planeta, se dará a conocer que gracias estos materiales como se logra hacer un cepillo para la escoba para el uso común mediante filamentos a base de botellas de plástico. En el capítulo 1, se mostrará el planteamiento del problema que incluye los objetivos generales y específicos, hipótesis y las variables del proyecto escoba a base de filamento de PET. En el capítulo 2, se mostrará el marco teórico en donde se expone investigaciones, teorías y conceptos de distintos autores que son claves para la investigación. 3 En el capítulo 3, describe y justifica el tipo de investigación, la hipótesis, los instrumentos, el diseño, el proceso y el análisis de datos del proyecto escoba a base de filamento de PET. Y por último en el capítulo 4, se mostrará análisis de resultados, conclusión donde se procesa toda la información que ha ido recopilando en el proyecto, 4 1.1 Objetivos de la investigación 1.1.1 Objetivo general Se realizará un prototipo de un cepillo para una escoba con cerdas echas de botellas de PET. 1.1.2 Objetivos específicos. Investigar los elementos necesarios para la elaboración de las escobas a partir de botellas plásticas. Mostrar el proceso de la reutilización en las botellas de plástico. Explicar los beneficios de reutilizar las botellas de plástico. 1.2 Hipótesis El reciclaje de las botellas de plástico en la reutilización de esta materia prima para la creación de un prototipo de una escoba hecha a base de PET, lo cual produce extenderle la vida útil de una simple botella. A partir del diseño mecánico/eléctrico obtener un prototipo experimental de una cortadora que permita obtener tiras de PET de botellas recicladas con la finalidad de crear cabezas de escobas para el uso doméstico. Por medio de un dispositivo que permite la creación de filamentos de PET con la finalidad de poder reducir el exceso de botellas de plástico de un solo uso que han sido parte de la contaminación en Aguascalientes y con ellas reutilizarlas para la creación de escobas. 1.2 Variables Variable dependiente: Elaboración de cepillos mediante el uso de fibras de tiras pet Variables independientes: Cantidad de botellas necesarias para elaborar un cepillo Tipos de plásticos que hay y sus usos Tipo de productos PET que se pueden utilizar 5 CAPITULO II. MARCO TEÓRICO 2.1 Bases teóricas 2.2 Tipos de plásticos Existen diferentes tipos de plástico en donde los más comunes son los que tienen el símbolo de reciclaje, actualmente se reconocen 7 tipos de plástico en donde son utilizados para crear herramientas de nuestro uso diario como son las botellas, tapas, bolsas, etc. Cada uno de estos tipos estos hechos a base de diferentes materiales (Oxifilm, 2021). Cada tipo de plástico muestran en la Tabla 1: Tabla 1: Tipos de plásticos y sus distintos usos. Imagen Nombre Uso Pet o PETE (Polietileno tereftalato Tanto para bebidas como para envases de alimentos se usa este símbolo. HDPE (Polietileno de alta densidad) Se encuentra en envases de alimentos, envases de productos cosméticos, de limpieza, algunas tuberías, etc. V o PVC (Vinílicos o Cloruro de Son plásticos con gran Polivinilo) resistencia, se usa para productos de higiene, materiales de construcción, tubos, etc. LDPE (Polietileno de baja densidad) Es un tipo de plástico que se emplea para muebles, bolsas de congelación. Se caracterizan por ser transparentes y resistentes. 6 PP (Polipropileno) Plásticos resistentes al calor, sobre todo se usa para envases médicos o de laboratorio. PS (Poliestireno) Quizás el más perjudicial de todos ya que se usa en utensilios de un solo uso. OTROS En esta categoría se incluyen aquellos que son difíciles o prácticamente imposible de reciclar como los DVD o MP3. Fuente: Elaboración propia. 2.2.1 Termoplásticos Los termoplásticos son polímeros lineales que pueden o no estar ramificados. ubicación los no reticulados son polímeros que son solubles en ciertos solventes orgánicos, se pueden derretir para su reutilización, si se compara con otros tipos la producción y uso de plásticos y termoplásticos es muy grande, de los cuales los más comunes son el PET, PE, PP, PS y PVC. más de la mitad del total, de hecho, el plástico tratado corresponde a los cinco plásticos mencionados (Valencia, 2011). 2.2.2 Plásticos Ingenieriles Los plásticos de alto rendimiento son un grupo de termoplásticos que tienen las siguientes propiedades tiene muy buenas propiedades mecánicas. en principio el término "materiales de alto rendimiento" comenzó a usarse para ellos. materiales que pueden sustituir satisfactoriamente a metales como el aluminio algunas aplicaciones (Crawford, 1999). 2.2.3 Termoestables Los materiales termo endurecibles son materiales que alcanzan un estado reticulado final (reticulado), haciéndolos insolubles e incapaces de fundirse. para estos materiales 7 Se obtiene a partir de materias primas de bajo peso molecular, lo que da como resultado un producto intermedio de primera etapa (prepolímero o polímero termoendurecible) con poca o ninguna reticulación que aún puede fundirse y fluir y, por lo tanto, llenar el molde (Punta, 2017). 2.2.4 Elastómeros Los elastómeros o cauchos suelen ser polibutadieno o compuestos que contienen dobles enlaces en el esqueleto, lo que permite que las cadenas poliméricas se enrollen, otorgándoles una gran flexibilidad (Sears & Darby, 1982). 2.2.5 Composites Los plásticos compuestos son materiales con muy buenas propiedades mecánicas, alta dureza y resistencia a la tracción. Se componen de dos componentes inmiscibles que forman dos fases separadas, lo que les confiere propiedades muy interesantes. Están formados por una matriz, normalmente un polímero termoplástico, aunque en ocasiones puede ser termoestable, y un relleno, normalmente fibras con muy buena resistencia a la tracción, normalmente fibras de vidrio o de carbono (G.Wypych, A.Marcilla, & M.Beltrán, 2004). 2.2.6 Plásticos Espumados Suelen ser termoplásticos con una estructura porosa que contiene un gran número de pequeñas celdas llenas de aire. Estos dispositivos pueden ser cerrados o abiertos. Los métodos para obtener estas estructuras porosas embebidas en matrices poliméricas se explican en el siguiente apartado (Explosivos) (Sears & Darby, 1982). 2.2.7 Cristales líquidos Los cristales líquidos (LCP) son materiales termoplásticos basados en poliésteres aromáticos que tienen una estructura muy ordenada en al menos una dirección espacial incluso en estado líquido o fundido (G.Wypych, A.Marcilla, & M.Beltrán, 2004). 2.3 ¿Qué es el PET? Es un polímero termoplástico, con un alto grado de cristalinidad, se caracteriza por ser liviano, resistencia a la comprensión y a las caídas. Este se puede utilizar en situaciones 8 mediante los procesos de: extrusión, inyección, inyección y soplado, soplado de preforma y termo conformado (Callister & William, 1996). El PET es uno de los más usados en la actualidad, usualmente se ve en las botellas donde se ingiere líquidos, como lo es el agua, bebidas, entre otros, ha sido de suma evolución el uso de este material por el bajo costo que implica fabricarlo por lo que se ha hecho bastante comercial a diferencia de otros tipos de plástico. Es sintetizado a partir de químicos del petróleo; el PET es un polímero termoplástico lineal con un alto grado de cristalinidad que se obtiene mediante una reacción de policondensación entre el ácido tereftálico y el etilenglicol; es procesado mediante extrusión o inyección, soplado de proforma y termoconformado, se considera no biodegradable y pertenece al grupo de materiales sintéticos llamados poliésteres (Botero & Tejada, 2021). Existen distintos tipos de PET, los cuales se muestran en la Tabla 2: Tabla 2: Tipos de PET que se conocen APET (Polietileno amorfo Tereftalato) El polímero PET se encuentra como cristalino cuando está en forma de pellets y se vuelve no cristalino o amorfo durante la extrusión. Antes de su utilización los trozos de PET deben ser recristalizados para poder ser utilizados en usos que requieran mantener las propiedades mecánicas a temperaturas altas, debido a que este tipo de material se reblandece a partir de la transición vítrea (80ºC). RPET PET reciclado. PET post-industrial Residuos de operaciones de arranque o scrap producido operaciones de 9 elaboración, los cuales no son utilizados de nuevo en el producto principal. PET post-consumo Esencialmente son botellas de gaseosas recicladas. Fuente: (Garcia, 2015) 2.3.1 Historia del PET El PET, fue patentado como polímero para fibra por J. R. Whinfield y J. T. Dickson en 1941. La producción se inició a mediados de 1955; desde entonces, el PET se ha mantenido en un constante avance tecnológico hasta lograr el nivel de sofisticación, debido principalmente a su alta demanda a nivel mundial y a la diversidad de sus posibles usos en la industria. Whinfield y Dickson, quienes trabajaron en colaboración de los inventores W. K. Birtwhistle y C. G. Ritchiethey para crear la primera fibra de poliéster llamada Tenileno en 1941. Y la segunda fibra de poliéster fue el Sacrón de DuPont. A mediados de la década de los años 70 se empezó a utilizar el PET en la producción y fabricación de envases para bebidas que tenían una apariencia ligera, que fueran transparentes y principalmente resistentes, gracias a eso el PET ha alcanzado un desarrollo fuera de lo común para empaques (QuimiNet, 2005). 2.3.2 Características del PET Es un material termoplástico, que es conocido por su gran ligereza y resistencia a caídas, compresión, cuenta con un alto nivel de transparencia y una de las características más a tener en cuenta es que dentro de la industria alimenticia es que conserva el sabor y el aroma de los alimentos, sin embargo, también es reciclable al 100% lo que permite su reutilización para productos posteriores (Callister & William, 1996). Las propiedades físicas del PET y su capacidad para cumplir diversas especificaciones técnicas han sido las razones por las que el material haya alcanzado un desarrollo relevante en la producción de fibras textiles y en la producción de una gran diversidad de envases, especialmente en la producción de botellas, bandejas, flejes y láminas (Ocampo, 2009). 10 2.3.3 Aplicación del PET Desde la década pasada el PET se ha vuelto un material que está a la cabeza para la fabricación de la mayoría de los envases de productos, siendo algunos: Botellas de plásticos, termos, charolas, utensilios de alimentos, por mencionar los más comunes, algunos ejemplos de productos que se basan en el uso del PET son, bebidas carbonatadas, agua natural, tes, salsas, etc. Sin embargo, no solo se utiliza en la industria de alimentos ya que también se ven en botellas de detergentes, productos cosméticos, químicos, lubricantes para la industria mecánica, como material de construcción, recubrimientos (Film), además de implementarse en la fabricación de otros materiales como alfombras, tuberías, material de inyección, etc. (FIDA, 2005). 2.4 Reciclaje de Plásticos Se le denomina reciclaje a la acción de recuperar los desechos sólidos con la finalidad de reintegrarlos de nuevo al ciclo económico, dándoles un nuevo uso o deshacerlos de tal manera que sirvan de materia prima una vez más y elaborar así más productos. Este es uno de los tres conceptos que forman “El ciclo de las tres R” los cuales son: Rehusar, reutilizar, reciclar. Y cuyo objetivo es controlar el exceso de basura generada por este polímero o de reutilizar la mayor cantidad de productos post-uso y darles un uso de nuevo (CONAM, 2006). Existen diversos métodos en el tratamiento del reciclado de los plásticos, denominados: Primario, secundario, terciario y cuaternario. 2.4.1 El procesamiento primario Implica la manipulación mecánica para obtener un producto con propiedades similares al producto original. Este reciclaje son virutas de las instalaciones de producción y reciclaje y solo constituyen una pequeña parte de los llamados residuos plásticos (Fernández, Lacalle, J., & Arandes, 2002). 2.4.2 En el procesamiento secundario Incluida la fusión, los desechos se transforman en un proceso evolutivo en "cascada" en productos de diferentes formas y aplicaciones más amplias, que difieren del plástico original y, por lo tanto, tienen propiedades reducidas. Esta es la técnica más utilizada, 11 especialmente en la industria del automóvil, donde se estima que solo el 20% de los plásticos se pueden reciclar de esta forma (Fernández, Lacalle, J., & Arandes, 2002). 2.4.3 El reciclaje terciario, o "reciclaje químico" Implica el uso holístico de componentes plásticos, convirtiéndolos en hidrocarburos que pueden usarse como materia prima que puede reintegrarse en las vías de producción de plástico u otras vías petroquímicas. Estos métodos pueden ser químicos o térmicos dependiendo del tipo de polímero. En el caso de la ruta química de reciclado terciario es la solvólisis o descomposición química, la cual se puede realizar por diferentes vías: metanólisis, glicólisis, hidrólisis y aminólisis (Gotor & Oscar, 2013). 2.4.4 El reciclado cuaternario Se refiere a la recuperación del contenido energético de los plásticos, esta es una forma efectiva de reducir el volumen de materiales orgánicos. La incineración destinada a la recuperación de energía es actualmente la forma más eficaz de reducir el volumen de materiales orgánicos. Aunque este método produce una cantidad considerable de energía a partir de polímeros, es ecológicamente inaceptable debido al riesgo para la salud de las sustancias tóxicas transportadas por el aire, por ejemplo, las dioxinas (en el caso de los polímeros que contienen cloro). (Dawans, 1992). 2.4.5 Reciclaje de plásticos PET Existen diversos métodos de reciclaje dependiendo del material que se esté utilizando, en el caso del PET se pueden emplear tres procesos para cuando su vida útil ya se terminó, estos son: Reciclado mecánico, reciclado químico o reciclado energético (Gotor & Oscar, 2013). 2.4.5.1 Reciclaje Mecánico Es un proceso mediante el cual el producto PET se somete a varias etapas para su reutilización, las cuales son trituración, segregación y desinfección de los envases, dando como resultado un nuevo producto llamado “escamas” las cuales funcionan como materia prima en el proceso de inyección o extrusión para generar el nuevo producto, tal y como se muestra en la Figura 1 (Zea B. , 2019). 12 Figura 1: Proceso de reciclaje mecánico de PET Fuente (FabiCortes, 2013) 2.4.5.2 Reciclaje Químico El reciclaje químico es un proceso en el que los polímeros se descomponen para obtener componentes de partida (monómeros), que luego se someten a un nuevo proceso de polimerización para obtener nuevos materiales poliméricos, tal como se muestra la Figura 2. Esta es la razón principal por la que es posible ampliar la gama de materiales reciclados y ahorrar mucho petróleo y gas, que son las materias primas básicas para la producción de PET (Dawans, 1992). Figura 2: Proceso de reciclaje químico Fuente: (Negrata, 2017) 13 2.4.5.3 Reciclaje energético Muchos de los plásticos que se desechan tienen propiedades de combustión y pueden reutilizarse para generar combustible. Los desechos plásticos aptos se envían a un incinerador, donde se queman y producen calor como se muestra la Figura 3, el cual se puede usar en el hogar o en una fábrica, que también es usado para generar electricidad. Para ello, este proceso debe estar ligado al uso de medidas de control y seguridad para evitar consecuencias negativas. Analizando las cantidades: 1kg de polipropileno al ser incinerado produce casi tres veces más energía calorífica que al incinerar 1 kg de leña; 1 kg de PET produce la misma energía que 1 kg de carbón; 1 kg de polietileno produce la misma energía que 1 kg de gasóleo. Sin embargo, al ser un proceso de combustión, se produce CO2 el cual es expulsado hacia la atmosfera y contribuye a generar el efecto invernadero, de la misma forma se expulsa diferentes compuestos gaseosos que pueden resultar tóxicos, es por esto que se debe tener un estricto control y medidas de seguridad adecuadas para realizar este tipo de combustión de manera regulada y destinar correctamente los desechos generados para evitar dañar aún más la capa de ozono (Zea J. J., 2019). Figura 3: Proceso de reciclaje energético Fuente: (López, 2016) 2.5 Proceso de elaboración de hilos de PET Según el informe “Capital intelectual” El proceso de elaboración de hilos inicia tomando como base la generación de un corte continuo en el cuerpo de la botella que 14 resulte en un filamento, podrá derivar en la obtención de materia prima en procesos como tejido, trenzado, compactado, formado, uso como fibra, entre muchas otras para crear una escoba convencional con ángulo siendo óptima para uso general y al público al que va dirigido, muestra una series de procesos que son necesarios para la creación de estos filamentos: Proceso manual: Corte de base: Se corta la base de las botellas con la ayuda de una navaja. La sujeción de la botella es con la mano. Corte inicial: Se realiza un corte inicial con el exacto o con ayuda de tijeras. Este corte ayuda para introducirlo en el siguiente paso que es el corte continuo para extraer el hilo. Corte de hilo: Se jala la hebra obtenida del corte inicial a través de la navaja produciendo que la botella gire por efecto de ir jalando. Unión de filamentos: Al cambio de botella se realiza un nudo entre el extremo de los hilos al hacer cambios de las botellas. Almacenamiento: Se enreda el hilo en madejas o sobre carretes. Propuestas a implementar en el proceso: Clasificación: Con el fin de unificar las características del hilo obtenido al final se puede clasificar por: tamaños, color y forma. Corte de base: La remoción de la base de botella se puede realizar por un proceso de corte por navaja, ya sea haciendo girar la navaja o la botella, además de que la sujeción sea por medio de un dispositivo para evitar accidentes (Penéloppe, y otros, 2018). 2.6 Otros usos que se le ha dado al PET Ha surgido distintos proyectos que al igual que al que se ha presentado al usar filamentos a base del PET para así reutilizar dicho material que es tan nocivo actualmente, dándole otro uso. 2.6.1 Reciclado del plástico PET para la obtención de fibra textil La idea principal de la autora López es el uso del PET como fibras para el uso de elaboración de tela para así vender este producto. En donde menciona que su principal 15 problemática es la causa de la necesidad de seguir utilizando materiales plásticos como fuente de materia prima, en donde debe gestionar algún tipo de solución de la disposición final del residuo generado una vez que el material ha cumplido con su objetivo comercial, en este punto entra el reciclado para revalorizar lo que en un instante inicial solo agrava los puntos de contaminación ambiental. La autora Cinthia da mención de los diferentes tipos tela que se puede obtener de las fibras de PET en donde cada uno de estos tipos de fibras son de distinto uso (López, 2016). En la Tabla 3 se muestran los distintos tipos de fibras juntos a sus características. Tabla 3: Tipos de fibras y sus características Tipo de fibra Nombre comercial Características Poliamidas Nylon Son muy resistentes y elásticos; no son atacadas por insectos o putrefacción. Tienen el inconveniente de deformarse con el calor. A veces producen alergias a pieles sensibles. Se usa par equipos deportivos y trajes de baño, mezclada con elastanos. Poliéster Tergal De amplio uso en prendas de vestir y deportivas, sola o mezclada con otras fibras. Son muy resistentes y con un precio relativamente bajo. Acrílicas Leacril Son muy resistentes a la acción de la intemperie y de la luz. Generalmente se utilizan en géneros de punto o como hilos para mezclas con lana. Polivinilicas Rhovil Son fibras muy suaves por lo que se suelen utilizar para la fabricación de prendas de recién nacidos. Polietielinas Saran Tienen una gran resistencia a la abrasión. Por ello se utiliza mucho en artículos moquetas. de tapicería, alfombras, etc. Fuente: Elaboración propia. 16 17 CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO DE LA INVESTIGACIÓN 3.1 Nivel de investigación Al explicar las diferentes características del PET y de los distintos tipos de reciclaje se puede aclarar que esta investigación es de un nivel descriptivo, ya que se busca resaltar las características de porque es posible reciclar las botellas de plástico y los beneficios que aporta el reciclaje a la población del municipio de Aguascalientes. 3.2 Diseño de investigación En el presente trabajo de investigación tiene un diseño descriptivo ya que se explicarán las propiedades de los plásticos y la importancia de los diferentes procesos de reciclaje, así como el procesamiento y conversión del PET. También, se presenta un diseño cuantitativo en el cual se realiza una recopilación de datos para obtener la cantidad de hilo que se puede obtener de la botella, y se seleccionará información sobre las opiniones de las personas sobre los cepillos hechos con botellas de plástico con base en encuestas y observaciones. 3.3.1 Población Esta investigación está dirigida a todos los habitantes del municipio de Aguascalientes, en la cual consta hasta el año 2023 con 1,425,607 habitantes, donde el 48% son hombres y el 51.1% son mujeres (INEGI, 2023). 3.4 Diseño experimental Se está usando un diseño preexperimental debido a que se analizan las características del plástico a utilizar, que en este caso sería el PET, el proceso de elaboración de las escobas. 3.4.1 Recolección de botellas hechas a base de plástico En la Figura 4 muestra el proceso que se hace para crear una escoba a base de PET, en donde se recolectan botellas de plástico, teniendo en cuenta que existen botellas de distintos materiales, medidas, y usos que se les dan. Se separan las botellas de plástico de otros residuos y las depositan en contenedores específicos designados para la 18 recolección de plásticos. Estos se distribuyen en áreas accesibles, como calles, parques o centros de reciclaje. Dejando como resultado, la reducción en la cantidad de residuos que se envían a los vertederos, lo que disminuye el impacto ambiental y la contaminación del suelo y el agua. Figura 4: Proceso para generar una escoba hecha a base de PET Recolección de botellas hechas a base de plastico Recortar las bases de las botellas Limpieza de las botellas recolectadas Colocar las botellas en la herramienta para hacer filamentos Introducir los filamentos en la base de la escoba Ajustar los filamentos a la base de la escoba 3.4.1.1 Selección de botellas en base del material adecuado En la Figura 5, se determina las botellas dependiendo del material que están hechas, es importante usar botellas con la marca de reciclaje numero 1 usual mente ubicadas en la parte inferior de la botella, que pertenece al material de PET o PETE (Polietileno tereftalato). Las botellas de plástico se separan de otros materiales, como papel, vidrio o metal, esto asegura lo obtención de plástico más limpio y útil para un segundo uso. Figura 5: Proceso de recolección de botellas Recolección de botellas hechas a base de plastico Selección de botellas con base en el material adecuado Tamaño y capacidad Cantidad 3.4.1.2 Tamaño y capacidad Figura 5Se escoge las botellas cuyo tamaño es mayor de 25 cm y que el envase tenga al menos una capacidad de 2.5Lts, todo esto para obtener el filamento de forma más sencilla. Dado que este tipo de botellas son muy útiles para la creación de filamentos, 19 por la flexibilidad que tiene, pero también la resistencia, a diferencia a otros envases de botellas que son más resistentes, pero más difíciles de manejar debido a su dureza. 3.4.1.3 Cantidad Es importante determinar que para obtener el filamento necesario para la realización de una escoba en promedio se necesitan 10 botellas, esto se toma en cuenta para que este sea lo más funcional posible y con una forma óptima para su uso. 3.4.2 Recortar las bases de las botellas Para recortar las bases de las botellas (Figura 6) con ayuda de las tijeras o cutter se realiza un corte en el fondo de la botella y así retirar la base de esta, esto con el fin que así sea más fácil su limpieza y pueda ser colocada en la herramienta de corte. Después de recolectar las botellas necesarias, este corte debe tener una altura de 5 cm lo suficientemente alta para descartar la base de la botella y así dejar un orificio a esta misma para poder darle más a delante una limpieza más profunda y eficaz. Figura 6: Paso de recortar las bases de las botellas Recortar las bases de las botellas 3.4.3 Limpiar las botellas recolectadas Se realiza un lavado (Figura 7) a base de agua y de jabón para retirar los residuos innecesarios y tener una óptima materia prima. Esto es muy importante porque se utilizan botellas principalmente de bebidas carbonatadas por lo cual con el tiempo estos residuos generan una especie de miel con olor desagradable y pegajosa el cual también con el tiempo puede dañar la botella para su uso. 20 Figura 7: Proceso de limpieza de las botellas Limpiar las botellas recolectadas 3.4.4 Colocar las botellas en la herramienta de corte En la Figura 8, se muestra el proceso para colocar una botella en la herramienta de corte, en donde se coloca el envase de manera vertical en la herramienta de corte ajustándose al tamaño de la botella para así tener un corte correcto. Este proceso consta con otros dos donde se tiene que ajustar la medida de los filamentos y cortar la botella de plástico que se introdujo en la herramienta de corte. Figura 8: Proceso para colocar una botella en la herramienta de filamentos Colocar las botellas en la herramienta para hacer filamentos Ajustar la medida de los filamentos Cortar la botella para la optencion de filamentos 3.4.4.1 Ajustar la medida de los filamentos Se ajusta el tamaño de los filamentos que se desean en herramienta de corte para así obtener la materia prima que se requiere para la escoba. Las medidas que se recomienda para que sea optima la escoba es de un espesor de .3 a .5mm, un ancho de 4mm y un largo de 10cm, siendo estas medidas estándar de una escoba. 3.4.4.2 Cortar la botella para la obtención de filamentos Se hace un pequeño corte en la parte inferior de la botella esto con el fin de poder pasar esta parte por la navaja de la herramienta y con el apoyo de esta se realiza los cortes 21 necesarios a la botella para la obtención de los filamentos de las medidas mencionadas en el apartado anterior. 3.4.5 Introducir los filamentos en la base de la escoba Para introducir los filamentos en la base de las botellas de plástico, se asegura de tener los filamentos adecuados para la escoba, se verifica que sean del tamaño correcto, en donde se busca el área designada para colocar los filamentos que es un conjunto de agujeros en la parte superior de la base. Se toma los filamentos asegurando de que estén alineados de extremo a extremos, se insertan en los agujeros de la base de la escoba, empujándolos hasta que estén firmemente sujetos. Figura 9: Introducir los filamentos en la base del cepillo Introducir los filamentos en la base del cepillo 3.4.6 Ajustar los filamentos a la base de la escoba Para ajustar los filamentos a la base del cepillo, si están desalineados, es importante ajustarlos para obtener una escoba eficiente. Se usa los dedos asegurándose de que estén todos en la misma dirección y alineados. Si encuentran filamentos que estén más largos o desiguales que otros, se recortan con unas tijeras para que estén al mismo nivel. Figura 10: Ajustar los filamentos a la base del cepillo Ajustar los filamentos a la base del cepillo 22 3.4.7 Lista de materiales y equipos para la elaboración de la escoba Tabla 4: Listado de material cantidad 15 material Botella de PET 1 Palo de madera 1m Alambre 3 Clavos 1 Martillo 1 Deshebradora 1 Tijeras 1 Cutter 1 Guantes de seguridad 3.5 Técnica e instrumento de recolección de datos La investigación se basa en una técnica del tipo: Diseño documental, debido a que se investiga artículos, publicaciones, revistas, libros de los cuales recopila información relacionado a al proyecto, para posteriormente realizar un análisis que permita generar un prototipo de una escoba hecha a bace de PET. 3.6 Técnica de procesamiento y análisis de datos Se realizo el análisis de los datos obtenidos de las distintas fuentes que se consultaron, fue necesario desechar las fuentes que no aportaban información útil al objetivo de la investigación y centrarse en temas de interés que sean útil para poder describir la manera en la que se realiza el filamento. Es indispensable centrarse en el proceso por el cual pasa el polímero para que este pueda ser reutilizado y moldeado para darle otro uso sin tener que desecharlo, así como también se debe entender cuál es el proceso adecuado según el objetivo para el que se tenga pensado lograr. Una vez analizado el proceso adecuado se debe enfocar en el producto a elaborar, en este caso filamentos obtenidos de las botellas de plástico. 23 3.7 Aspectos Administrativos Durante el proceso de fabricación de las escobas PET estas presentaran un gasto de capital y de mano de obra, sin contar, además del tiempo en hacerlas y de ensamblaje, los cuales son cruciales para la realización de estos e incluso si se desea llevar estos productos al mercado. 3.7.1 Recursos humanos En este aspecto hay que tomar en cuenta que para llevar a cabo el proyecto es necesario de disponer de las personas adecuadas y capacitadas para las tareas asignadas, aunque no es un trabajo difícil se debe hacer con precaución, así sismo como la participación de los encargados del proyecto, estableciendo una clara comunicación al momento de la fabricación de las escobas, también ya sea el reclutamiento y/o capacitación de los participantes para asegurarse de la calidad del producto. En este caso hablando de un proyecto a menor escala, por lo cual no es necesaria de una numera cantidad de mano de obra en el proyecto, al menos que se desee expandir y aumentar la producción de las escobas PET. La mano de obra para la creación de las escobas constara de 4 personas: Emilio Antúnez Palos, Ricardo Guerrero Prieto, Brandon Daniel Cota Morales, Raziel Jiménez Martínez. 3.7.2 Presupuesto Con respecto a los posibles gastos que podría presentar este proyecto dependerían del de las herramientas, materiales, equipo de seguridad etc. Pero, debido a que este proyecto es ecológico los gastos que este presentarían no serían demasiado altos. Para la fabricación de estas escobas de PET no requieren de tanto equipo de trabajo costoso, ya que son utensilios que se presentan en cualquier casa. pero en el caso de realizar gastos en estas herramientas, en la siguiente tabla se dejará los precios del equipo a utilizar. Tabla 5: Presupuesto precio (serán recicladas) 15 botellas de PET material 24 $ 26.04 1 palo de madera $ 36.55 1 mtr Alambre $ 4.00 3 clavos $ 162.00 1 martillo $ 19.99 1 Deshebradora $ 20.00 1 tijeras $ 12.00 1 Cutter $ 118.32 2 guantes de seguridad $ 4,000.00 Renta de taller o local $ 255. 00 Electricidad $ 150.00 Internet $ 2.655.00 computadora $ 955.94 Maquinaria $ 175.00 Productos de limpiezas $ 369.00 Agua Una vez que se establece el precio de los materiales y herramientas que se usarían para el inicio de producción de estas escobas ecológicas, y al hacer un análisis de los materiales a utilizar para la fabricación de una sola escoba resultaría de no más de $60.00, y si se llega a vender una escoba a $80.00, dejando una ganancia de $20.00 de manera segura, sin contar otros factores, ahora si se llevara al mercado o el simple hecho de expandirse es necesario contar los gastos de la renta de un local o taller que resulte lo más económico sería un local de no más de $ 4,000 para tener un lugar para de trabajo, luego cubrir los servicios básicos como el agua, la luz, y el internet resultaría un total de casi $780 al mes, la maquinaria que permitirá hacer el proceso de los filamentos seria desde los $ 950 hasta los $2999, y los productos de limpieza ya en general seria de un total de $175 si se requiere cada 15 días si su uso es de manera continua, por no dejar de lado un ordenador o computadora para llevar un orden de la información del negocio (cuentas, citas, contactos, los registros de pago, encargos, 25 pedidos, etc.) el cual podría ser de $2,655. Requiriendo una inversión inicial de $ 8,958.84 para poder inicial con el proyecto a mayor escala. 3.7.4 Análisis FODA e infografía 3.7.4.1 Análisis FODA . 3.7.4.1.1 Fortalezas Proyecto fácil de implementar Cualquier persona puede utilizar el producto Materia prima económica 3.7.4.1.2 Oportunidades Proceso de obtención de los filamentos rápido No es necesario mucho personal Se pueden utilizar de muchas maneras Innovación en la creación de nuevos productos 3.7.4.1.3 Debilidades Pueden tener baja durabilidad La materia prima no puede ser optima y se tendría que desechar Cambio de cortador constante Pueden maltratarse rápido y ser necesario el cambio 3.7.4.1.4 Amenazas Materiales de fabricación de la maquina baratos Producto sustitutivo Gran competencia de otras marcas 26 3.7.4.2 Infografía Figura 11: Infografía 27 CAPITULO IV. PRESENTACIÓN, ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIÓN 4.1 Presentación y análisis de los resultados Primero se empieza por recolectar botellas de plástico vacías, principalmente de refrescos de una capacidad de 2Lts o 2.5Lts, asegurándose que cuenten con el símbolo de reciclaje numero 1 donde son los materiales hechos con PET, como se muestra en la Figura 12 12. Figura 12 12: Recolectar botellas de plástico 28 Cortar las bases de las botellas alrededor de 5cm con unas tijeras o un cutter, para poder limpiar de mejor manera cada botella y poder utilizar el cuerpo con la cual se obtienen los filamentos sin ninguna dificultad como se muestra en la Figura 12 13. Figura 12 13: Recortar la base de las botellas Limpiar y secar las botellas (Figura 13 14), primero se lava las botellas con agua y jabón para eliminar cualquier suciedad o residuo, es importante enjuagarlas completamente y déjalas secar antes de continuar, porque al no ser enjugadas bien es posible que queden manchas de jabón o queden algunos rastros de suciedad. Figura 13 14: Limpieza de las botellas 29 Colocar las botellas verticalmente en la herramienta de corte, en donde se coloca ajustándose al tamaño del envase para así tener un corte correcto (Figura 14 15). Se ajusta la medida de los filamentos dependiendo de esta medida se diferencia las escobas, si son filamentos los bastantes pequeños son muy útiles en el hogar o oficinas, pero si son grandes son muy útiles para exteriores como pateos (Figura 15 16). El corte se realiza estirando una punta sobresaliente de la botella en la parte inferior a través de una navaja para que así estirando con fuerza se genere el filamento, el proceso termina cuando se llega a la parte superior de la botella donde el PET es más duro (Figura 16 17). Figura 14 15: Colocar la botella en la herramienta de corte Figura 15 16: Ajustando la medida del filamento 30 Figura 16 17: Realizando el corte para generar filamentos Se aseguran los filamentos que sean del tamaño correcto, se estiran con dos tablas de punta a punta para que sea más fácil su manejo (Figura 17 18). Se aseguran de que estén alineados, se insertan en los agujeros de la base de la escoba, empujándolos hasta que estén firmemente sujetos y para afirmar más los filamentos a la base, con un alambre se le pone alrededor de la base y se tensa el alambre hasta que quede rígido (Figura 18 19). Figura 17 18: Se esturan los filamentos 31 Figura 18 19: Colocar los filamentos a la base de la escoba Teniendo como resultado final un prototipo de una escoba hecha a base de botellas de PET (Figura 19 20). Figura 19 20: Prototipo de escoba hecha a base de PET 32 4.2 Conclusiones En conclusión, la investigación sobre la fabricación de escobas a partir de botellas de plástico demuestra que son una buena alternativa, por la sencilles que implica hacerlas y el notable uso de la reutilización de PET. El uso de distintos documentos, tesis, libros, entre otros fueron notables para recopilar y comparar datos e información de distintos autores, sabiendo que la reutilización de plásticos ha sido un tema bastante usado a partir de la década del 2010 en la actualidad, fue bastante información que recopilar y procesar si tenían algo en común a nuestra investigación para así poder comparar y utilizar los datos de los autores. La implementación de escobas recicladas puede contribuir a la promoción de prácticas más sostenibles en el ámbito doméstico, alentando a los consumidores a optar por productos que minimicen su impacto ambiental. Además, la fabricación de escobas a partir de botellas de plástico reciclado puede abrir nuevas oportunidades de negocio y empleo en el sector del reciclaje y la economía circular. Sin embargo, es importante destacar que esta investigación es solo el primer paso en la adopción de escobas recicladas a gran escala, donde simplemente se crea un prototipo de escoba. Se requiere una mayor conciencia y educación sobre la importancia del reciclaje y la reutilización, así como la colaboración entre los diferentes actores, como fabricantes, autoridades y consumidores, para garantizar el éxito y la sostenibilidad de esta iniciativa. En última instancia, la fabricación de escobas a base de botellas de plástico reciclado es una solución con potencial para abordar el problema de los residuos plásticos en el municipio de Aguascalientes, como se sabe unos de los principales problemas son las inundaciones en temporadas de lluvia a causa de la obstrucción de desagües principal mente por desechos plásticos como lo son las botellas. Esta investigación brinda evidencia sólida de que es posible crear productos de calidad utilizando materiales reciclados, y pone de relieve la importancia de explorar alternativas respetuosas con el medio ambiente en nuestra vida cotidiana. 33 REFERENCIAS Referencias (FIDA), F. p. (15 de 05 de 2005). FIDA. Obtenido de A partir del reciclaje de PET se pueden obtener fibras textiles: http://www.fida.es:8001/fida/VisNot?id=7df051f76b411a4a92b25585c374fc Aguascalientes., H. A. (27 de 03 de 2019). Boletín no.1206 |. Obtenido de https://www.ags.gob.mx/cont.aspx?p=6298 Botero, C. R., & Tejada, J. D. 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