Reciclado De Polimeros

Introducción

La generación de un alto contenido de polímeros artificiales no solo en México sino en todo el mundo es un tema de gran importancia que los jóvenes y adultos debemos de tener presentes en nuestra vida cotidiana, ya que nos obliga a en primer instancia a la reutilización de estos materiales.

En segundo lugar crear una conciencia acerca del reciclaje y como técnicos en mantenimiento industrial buscar diferentes alternativas para procesar este tipo de materiales que tardan una gran cantidad de años en desintegrarse, y que, en el proceso de su descomposición son dañinos para la salud.

Para lograr esto los alumnos pusieron a prueba y practica todos los conocimientos, habilidades y actitudes que desarrollaron a lo largo del semestre cursado; así como el resultado de la pro actividad de todos y cada uno de los alumnos , esto de acuerdo o relacionado con el tema de polímeros y las ramas que se derivan de este tema teles como su estructura , tipos , alternativas fabricación , costos y muchos otros temas que daremos a conocer y que son de gran utilidad.

Objetivo.

Conocer las principales aplicaciones de los polímeros, ventajas y desventajas de estos mismos, la clasificación y su aplicación en la industria.

Aprender a utilizar materiales que se puedan reciclar, comprender por qué es importante este proceso para el mundo, debido a que cada vez hay más contaminantes y nuestros recursos se están acabando.

Es importante que se valore y cree la conciencia de reciclar para, utilizar de una manera racional los recursos naturales se están agotando.

Polímeros

¿Qué es?

La materia está formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas gigantes llamadas polímeros. Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. Algunas más se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales. Existen polímeros naturales como el algodón, formado por fibras de celulosas. La celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La seda y la lana son otros ejemplos. El hule de los árboles de hevea y de los arbustos de Guayule, son también polímeros naturales importantes. Sin embargo, la mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas. Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases.

Son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeras.

Los polímeros no son más que unas sustancias formadas por una cantidad finita de moléculas que le confieren un alto peso molecular que es una característica representativa de esta familia de compuestos orgánicos.

Polímeros isómeros.

Los polímeros isómeros son polímeros que tienen esencialmente la misma composición de porcentaje, pero difieren en la colocación de los átomos o grupos de átomos en las moléculas. Los polímeros isómeros del tipo vinilo pueden diferenciarse en las orientaciones relativas (cabeza a cola, cabeza a cabeza, cola a cola, o mezclas al azar de las dos.) de los segmentos consecutivos (unidades monómeras.).: Cabeza a cola - CH2- CHX- CH2- CHX- CH2- CHX- CH2- CHX-Cabeza a cabeza y - CH2- CH2- CHX- CHX- CH2- CH2- CHX- CHX- CH2- cola a cola, o en la orientación de sustituyentes o cadenas laterales con respecto al plano de la cadena axial hipotéticamente extendida. La isomería cis-trans puede ocurrir, y probablemente ocurre, para cualquier polímero que tenga ligaduras dobles distintas a las que existen en los grupos vinilo pendientes (los unidos a la cadena principal.

Plásticos Propiedades y características

Los plásticos son sustancias químicas sintéticas denominadas polímeros, de estructura macromolecular que puede ser moldeada mediante calor o presión y cuyo componente principal es el carbono. Estos polímeros son grandes agrupaciones de monómeros unidos mediante un proceso químico llamado polimerización. Los plásticos proporcionan el balance necesario de propiedades que no pueden lograrse con otros materiales por ejemplo: color, poco peso, tacto agradable y resistencia a la degradación ambiental y biológica.

De hecho, plástico se refiere a un estado del material, pero no al material en sí: los polímeros sintéticos habitualmente llamados plásticos, son en realidad materiales sintéticos que pueden alcanzar el estado plástico, esto es cuando el material se encuentra viscoso o fluido, y no tiene propiedades de resistencia a esfuerzos mecánicos. Este estado se alcanza cuando el material en estado sólido se transforma en estado plástico generalmente por calentamiento, y es ideal para los diferentes procesos productivos ya que en este estado es cuando el material puede manipularse de las distintas formas que existen en la actualidad. Así que la palabra plástico es una forma de referirse a materiales sintéticos capaces de entrar en un estado plástico, pero plástico no es necesariamente el grupo de materiales a los que cotidianamente hace referencia esta palabra.

Las propiedades y características de la mayoría de los plásticos (aunque no siempre se cumplen en determinados plásticos especiales) son estas:

 fáciles de trabajar y moldear,

 tienen un bajo costo de producción,

 poseen baja densidad,

 suelen ser impermeables,

 buenos aislantes eléctricos,

 aceptables aislantes acústicos,

 buenos aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy elevadas,

 resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos;

 algunos no son biodegradables ni fáciles de reciclar, y si se queman, son muy contaminantes.

Existen dos familias de plásticos:

• Termoplásticos: Son plásticos fácilmente reciclables ya que funden cuando se calientan y por tanto se pueden moldear repetidas veces sin que sus propiedades originales se alteren demasiado. Sin embargo, durante los distintos ciclos de reprocesado van sufriendo modificaciones por lo que no pueden ser reciclados más de 5 ó 7 veces. Los termoplásticos más conocidos son: PEBD, PEAD, PP, PET, PVC, PS, EPS y PC.

• Termoestables: son difíciles de reciclar ya que están formados por polímeros con cadenas ligadas químicamente (con enlaces transversales) que hacen necesaria la destrucción de su estructura molecular para poder fundirlos y esto conlleva a una alteración grande de sus propiedades originales. Existen distintos termoestables como por ejemplo: resinas fenólicas, resinas ureicas, etc.

Propiedades eléctricas

Los polímeros industriales en general suelen ser malos conductores eléctricos, por lo que se emplean masivamente en la industria eléctrica y electrónica como materiales aislantes. Las baquelitas (resinas fenólicas) sustituyeron con ventaja a las porcelanas y el vidrio en el aparellaje de baja tensión hace ya muchos años; termoplásticos como el PVC y los PE, entre otros, se utilizan en la fabricación de cables eléctricos, llegando en la actualidad a tensiones de aplicación superiores a los 20 KV, y casi todas las carcasas de los equipos electrónicos se construyen en termoplásticos de magníficas propiedades mecánicas, además de eléctricas y de gran duración y resistencia al medio ambiente, como son, por ejemplo, las resinas ABS.

Para evitar cargas estáticas en aplicaciones que lo requieran, se ha utilizado el uso de antiestáticos que permite en la superficie del polímero una conducción parcial de cargas eléctricas.

Evidentemente la principal desventaja de los materiales plásticos en estas aplicaciones está en relación a la pérdida de características mecánicas y geométricas con la temperatura. Sin embargo, ya se dispone de materiales que resisten sin problemas temperaturas relativamente elevadas (superiores a los 200 °C).

Las propiedades eléctricas de los polímeros industriales están determinadas principalmente, por la naturaleza química del material (enlaces covalentes de mayor o menor polaridad) y son poco sensibles a la micro-estructura cristalina o amorfa del material, que afecta mucho más a las propiedades mecánicas. Su estudio se acomete mediante ensayos de comportamiento en campos eléctricos de distinta intensidad y frecuencia. Seguidamente se analizan las características eléctricas de estos materiales. Los polímeros conductores fueron desarrollados en 1974 y sus aplicaciones aún están siendo estudiadas.

Propiedades físicas de los polímeros.

Estudios de difracción de rayos X sobre muestras de polietileno comercial, muestran que este material, constituido por moléculas que pueden contener desde 1.000 hasta 150.000 grupos CH2 – CH2 presentan regiones con un cierto ordenamiento cristalino, y otras donde se evidencia un carácter amorfo: a éstas últimas se les considera defectos del cristal. En este caso las fuerzas responsables del ordenamiento cuasi cristalino, son las llamadas fuerzas de van der Waals. En otros casos (nylon 66) la responsabilidad del ordenamiento recae en los enlaces de H. La temperatura tiene mucha importancia en relación al comportamiento de los polímeros. A temperaturas más bajas los polímeros se vuelven más duros y con ciertas características vítreas debido a la pérdida de movimiento relativo entre las cadenas que forman el material. La temperatura en la cual funden las zonas cristalinas se llama temperatura de fusión (Tf) Otra temperatura importante es la de descomposición y es conveniente que sea bastante superior a Tf.

Las propiedades mecánicas

Son una consecuencia directa de su composición así como de la estructura molecular tanto a nivel molecular como super molecular. Actualmente las propiedades mecánicas de interés son las de los materiales polímeros y éstas han de ser mejoradas mediante la modificación de la composición o morfología por ejemplo, cambiar la temperatura a la que los polímeros se ablandan y recuperan el estado de sólido elástico o también el grado global del orden tridimensional. Normalmente el incentivo de estudios sobre las propiedades mecánicas es generalmente debido a la necesidad de correlacionar la respuesta de diferentes materiales bajo un rango de condiciones con objeto de predecir el desempeño de estos polímeros en aplicaciones prácticas. Durante mucho tiempo los ensayos han sido realizados para comprender el comportamiento mecánico de los materiales plásticos a través de la deformación de la red de polímeros reticulados y cadenas moleculares enredadas, pero los esfuerzos para describir la deformación de otros polímeros sólidos en términos de procesos operando a escala molecular son más recientes. Por lo tanto se considerarán los diferentes tipos de respuesta mostrados por los polímeros sólidos a diferentes niveles de tensión aplicados; elasticidad, visco-elasticidad, flujo plástico y fractura.

RECICLADOS DE PLÁSTICOS:

Existen gran cantidad de plásticos que actualmente no se pueden reciclar pues serían necesarios procesos costosos e incluso imposibles.

Si se mezclan distintas familias de plásticos para reciclarlos se obtiene un producto de baja calidad.

Las fábricas de plástico utilizan tres fuentes de materiales para alimentar sus proceso de producción:

• Materia virgen o nueva,

• Residuos industriales de otras fábricas de plásticos o residuos de buena calidad como envasadoras (Scrap)

• Residuos domiciliarios urbanos (desechos).

Según el grado de calidad del nuevo producto se selecciona una mayor o menor pureza. Por ejemplo si se debe fabricarse un envase que contendrá alimentos la materia prima plástica debe ser virgen, pero si fuera un juguete podría optarse por una mezcla de otros plásticos recuperados.

El scrap también puede estar formado por material que si bien es residuo se lo suele encontrar limpio (recortes de bolsas camisetas) o materiales sucios (envoltorios de botellas o ladrillos) e incluso puede estar contaminado con producto químicos. Estos son limitantes para el uso posterior del plástico desde el punto de vista médico o bromatológico, pero no desde el punto de vista técnico de fabricación.

Por último los residuos domiciliarios son los más complejos por la selección inadecuada de los mismo, porque suelen estar sucios con diversos productos y porque encarece su reprocesamiento. Por su puesto, su utilización está solamente dirigida a productos sin grande exigencias de higiene y de calidad (juguete, caños, etc.)

Hay siete tipos diferentes de plástico que son productos derivados del petróleo y han sido identificados por la Sociedad Americana de la Industria del Plástico:

1. PET o PETE (tereftalato de polietileno). Este es uno de los plásticos reciclados con más frecuencia por los consumidores. Se produce a partir del Ácido Tereftálico y Etilenglicol, por poli condensación; existiendo dos tipos: grado textil y grado botella. Incluyen algunas botellas de refrescos, botellas de agua de plástico, tarros de mantequilla, envolturas de plástico y botellas de aderezo para ensaladas.

2. HDPE (polietileno de alta densidad). Este tipo de plástico reciclable es también con frecuencia reciclado por los consumidores. Los plásticos incluidos en esta categoría incluyen algunos cartones de leche de plástico, botellas de jugo, botellas de champú y envases de detergente líquido.

3. PVC (poli cloruro de vinilo). Este tipo de plástico reciclable es menos aceptado en los centros de reciclaje local. Se produce a partir de dos materias primas naturales: gas 43% y sal común (*) 57%. Para su procesado es necesario fabricar compuestos con aditivos especiales, que permiten obtener productos de variadas propiedades para un gran número de aplicaciones. Se obtienen productos rígidos o totalmente flexibles. Se encuentra en una serie de paquetes de alimentos, envases de detergente líquido, y muchas aplicaciones incluyendo la construcción de los conos de tráfico.

4. LDPE (Polietileno de baja densidad). Se produce a partir del gas natural. Al igual que el PEAD es de gran versatilidad y se procesa de diversas formas: Inyección, Soplado, Extrusión y Rotomoldeo. Su transparencia, flexibilidad, tenacidad y economía hacen que esté presente en una diversidad de envases, sólo o en conjunto con otros materiales y en variadas aplicaciones. Este tipo de plástico reciclable, se utiliza en algunos empaques de pan y bolsas de comida congelada, botes de basura y bolsas de basura.

5. PP (Polipropileno). El PP es un termoplástico que se obtiene por polimerización del propileno. Los copolímeros se forman agregando etileno durante el proceso. El PP es un plástico rígido de alta cristalinidad y elevado Punto de Fusión, excelente resistencia química y de más baja densidad. Al adicionarle distintas cargas. Se potencian sus propiedades hasta transformarlo en un polímero de ingeniería. Un plástico de uso común en la industria del automóvil y la construcción, son plásticos que también son reciclables e incluyen algunas cubiertas para baterías de automóvil, embudos de petróleo y pajitas de plástico para beber.

6. PS (Poliestireno). También un tipo poco común de plástico reciclable, es un polímero de estireno monómero (derivado del petróleo), cristalino y de alto brillo. Este tipo de plástico incluye empaques de espumas, cubiertos de plástico, protección para el embalaje de productos electrónicos y juguetes.

7. Otros. Algunos tipos de plástico no se pueden reciclar, ya que comúnmente se hacen con una combinación de los últimos seis tipos de plástico, o con un tipo de plástico que no esté dentro de los seis anteriores. Aquí se incluye el plástico reciclable de las botellas reutilizables de galón de agua.

ETAPAS DE LOS PLÁSTICOS RECICLADOS A PARTIR DE LA BASURA

Partiendo de los residuos domiciliarios, se presentan al menos 5 etapas de procesamiento que van de la manos con los costo energético, con la posibilidad de poder lavarlos y arrojar las aguas con detergente .

Además la incidencia de los costos de mano de obra muy importante por la ausencia de máquinas automáticas.

SELECCIÓN: Una las dificultades mayores en el uso de material de desechos es la imposibilidad de tener una buena selección de los plásticos, lo que origina que se mezclen y la calidad del producto decrezca rápidamente. Sin embargo este aspecto es solucionable con una buena campaña educativa a quienes recogen los residuos entre los restos de la basura.

MOLIENDA: Permite romper el material y con ello facilitar el retiro de sustancia que acompañan a los film de las bolsas. También deben mencionarse aquí, un proceso alternativo que se aplica cuando se conoce la procedencia del plástico. Consiste en moler el plástico sin enviarlo luego a un proceso de lavado, en la misma máquina con potente extractores se absorbe el polvillo que queda flotando y se extrae.

LAVADO: Con el material ya despedazado en pequeñas partículas de hasta 1 cm., se lava en agua con detergente, y en algunos casos con algo de soda caústica. Luego al material se lo somete a varias etapas de enjuague, para retirar restos de grasas, partículas y todos los productos que se agregaron en el proceso de limpieza.

CENTRIFUGADO: Consiste en hacer girar el material para extraer el grueso del agua que le queda entre las distintas partes molidas, Con esto se extrae hasta el 95% del agua pero el 5% residual es una excesiva cantidad de agua para poder llegar a la extracción.

Productos de plástico reciclado

Una de las aplicaciones principales de los plásticos reciclados mezclados es la madera plástica. Este producto lleva fabricándose varios años en Europa y actualmente también en España. Su principal aplicación es la creación de mobiliario urbano, debido a las ventajas que presenta sobre otros materiales, por ejemplo, es mucho más resistente, a la acción de los agentes externos (agua, radiación solar, temperatura,….), que la madera normal. Algunos de los productos más utilizados son los bancos, bolardos, vallas, etc. Otro material hecho a partir de plásticos reciclados es la fibra textil. El PET es uno de los materiales que más se reciclan para obtener estas fibras, que luego se transforman en ropa, alfombras, cuerdas, etc., con muy buena apariencia. La mayoría de las botellas se vuelven a reciclar para obtener más botellas, eso sí, una vez recicladas no pueden usarse como envase de productos de consumo humano, pero sí para otros fines como son, por ejemplo, los productos de limpieza, ya que no contienen tenso activos. Los plásticos reciclados también se utilizan en construcción, por ejemplo los ladrillos hechos a partir de PEAD, tuberías, vallas, etc.

Aplicaciones de los polímeros.

Las industrias de la petroquímica y del plástico son sectores muy activos que crecen más rápido que el producto interno bruto en casi todos los países, especialmente en Latinoamérica.

Los materiales polímeros y sus derivados como el polipropileno, poli estírenos y polietilenos, todos los cuales son producidos por la industria petroquímica, tienen una creciente aplicación en todos los ámbitos de la vida moderna, desde la más temprana niñez hasta la vejez.

Músculos artificiales, administración de fármacos, ventanas y gafas inteligentes, camisetas para obtener información del cuerpo humano, son sólo algunas de las potenciales aplicaciones de estos interesantes materiales. No cabe duda de que los polímeros inteligentes aportarán un gran beneficio a nuestras vidas, siendo la investigación la principal vía para conseguir que los resultados del laboratorio se conviertan en aplicaciones reales.

La industria textil también incorpora el uso de los polímeros inteligentes. Conocidos como tejidos electrónicos o tejidos inteligentes son capaces de responder a los estímulos externos. Podemos encontrar en la bibliografía científica ejemplos de estudios con apósitos inteligentes que facilitan la cicatrización de las heridas; rodilleras que emplean la tecnología de los polímeros conductores para proporcionar información sobre el ángulo de flexión de la rodilla con el fin de prevenir lesiones.

Algunos ejemplos (de uso cotidiano) en donde se aplica el uso de los materiales poliméricos:

Lentes de contacto: Polimetacrilato de metilo y policrilamidas.

Carrocerías: ABS (acrilonitrilo – butadieno – estireno).

Cintas para grabadoras: Poliéster.

Persianas: PVC

Flotadores para tanques de inodoros: Polietileno.

Pelotas plásticas: PVC.

Pelos de muñecos: Poliacrilonitrilo.

Salvavidas: Espuma en poliuretano.

Ingeniería de tejidos: Policarbonatos, polianhídridos entre otros.

Suturas e implantes: Poliéster.

Conclusión

Se concluyo que la aplicación de polímeros reciclados es importante para bajar la acumulación de basura, aparte de que la mayoría de polímeros son reciclables por su fácil moldeado o por su gran versatilidad en usos domésticos o ya comerciales. El reciclado químico comenzó a ser desarrollado por la industria petroquímica con el objetivo de lograr las metas propuestas para la optimización de recursos y recuperación de residuos. Algunos métodos de reciclado químico ofrecen la ventaja de no tener que separar tipos de resina plástica, es decir, que pueden tomar residuos plásticos mixtos reduciendo de esta manera los costos de recolección y clasificación. Dando origen a productos finales de muy buena calidad. La mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas. La selección del procedimiento más adecuado para el reciclado de un determinado material no es fácil ni generalista, se deben contemplar aspectos tan diferentes corno su composición, legislación medioambiental, subvenciones o ayudas de las autoridades gubernamentales o locales, proximidad de refinerías, densidad de población. El tipo de tratamiento que se dé a los residuos plásticos viene determinado por una serie de factores de muy distinta naturaleza, en pocos casos tecnológicos, y entre los que habría que destacar la disponibilidad de terrenos aptos para su uso como vertederos controlados.

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