Reciclado de piezas de poliuretano procedentes de la industria del automóvil

Existen diversas formas de recuperar el poliuretano

El término reciclado es comúnmente usado para todas aquellas actividades que conducen a un producto, partes de un producto o material constituyente de un producto, a un nuevo ciclo de utilización. A menudo se hace una distinción entre reciclado primario, donde el material es transformado en un producto del mismo valor que en el primer ciclo, como el vidrio reciclado que se transforma de nuevo en botellas, y reciclado secundario, cuando el material es reutilizado para aplicaciones de menor valor.

Un caso típico de reciclado secundario, por ejemplo, es el de la espuma de poliuretano usada en los asientos de los coches que puede ser reciclada en cojines para muebles y camas y moquetas para las casas, pero no de nuevo en asientos para coches. De forma similar los poliuretanos usados en los parachoques pueden transformarse en material de relleno para la construcción. De todas maneras, esta degradación del material causa problemas y hasta el momento a nivel industrial surgía el planteamiento sobre si el reciclado era una técnica sostenible, razón por la cual el poliuretano es un material que históricamente ha ido a parar a los vertederos.

Muchos procesos experimentales y comerciales han cambiado recientemente la vieja concepción de que los materiales termoestables como los poliuretanos no son reciclables. Aún hoy la única operación de recuperación de poliuretanos que se efectúa a una escala comercial extendida está relacionada con el reciclado de trozos de espuma flexible de poliuretano en respaldos y moquetas, siendo hoy en día una de los productos más reciclados. Pero el reciclado de otros productos de poliuretano es simplemente no efectivo por coste. Una de las razones para que esto sea así es la infraestructura existente para la recogida y procesamiento de poliuretanos recuperados que hasta el momento no ha alcanzado un tamaño crítico. Otro factor que ha detenido el avance del reciclado es que cada sistema debe ser adaptado al material en particular que está siendo procesado. No existe un único método de reciclado que sea adecuado para todas las químicas del poliuretano.

La industria ha experimentado recientemente un considerable avance en la tecnología del reciclado. Cada día surgen métodos innovadores para reducir la cantidad de residuos sólidos generados por la industria del poliuretano y los objetos desechados fabricados con este material. Existe un número diferente de enfoques que están siendo usados y desarrollados para el reciclado del poliuretano.

Reciclado mecánico

Consiste en separar, limpiar y triturar los objetos de poliuretano desechados para elaborar granza que servirá para fabricar nuevos objetos.

• La mayoría de los desechos de espuma flexible de poliuretano procedentes de deshechos de producción y objetos post-consumo se trituran en pequeños trozos y pueden ser usados en la producción de nuevas espumas. La unión de trozos de espuma flexible da lugar a gran variedad de productos como espumas de baja densidad destinados a la industria del automóvil (reposacabezas, reposabrazos y paneles para puertas) y cojines para muebles y camas. En la actualidad este proceso es tan rentable que la demanda de granza excede a la oferta.

• Otra línea de investigación es un proceso que consiste simplemente en pulverizar las espumas, rígidas o flexibles, dispersar los gránulos en una mezcla de poliol y moldearlo en piezas como las originales. Este enfoque resulta a menudo en pequeñas pérdidas en densidad o propiedades físicas.

• La adhesión con presión es una técnica donde los granulados de poliuretano son superficialmente recubiertos con un agente ligante y posteriormente curados bajo calor y presión. Se obtiene piezas de contorno como las esterillas para el suelo de los coches o cubiertas de neumáticos.

• Las piezas rígidas de poliuretano pueden ser granuladas, combinadas con poliuretanos termoplásticos y moldeadas o extruidas en nuevas piezas o perfiles. Se pueden producir piezas tridimensionales como parachoques o partes estructurales del coche. También el RIM, o poliuretano rígido, puede ser granulado y pegado por prensado para constituir nuevas piezas compuestas o procesado con material virgen en nuevas piezas de RIM.

Reciclado químico avanzado

El reciclado químico consiste en desglosar los deshechos de poliuretano en sus componentes químicos originales. Se ha llegado a la actual tecnología de reciclado a través de 2100 patentes que han desarrollado y mejorado los siguientes métodos:

• Glicólisis: es un proceso donde los residuos de poliuretano resultantes de los procesos de fabricación y productos post-consumo reaccionan con dioles a elevadas temperaturas (200ºC) para producir polioles, uno de las materias primas empleadas para la producción de poliuretano.

• Hidrólisis: puede producir polioles y aminas intermedios a partir de residuos del proceso de producción de poliuretano y post-consumo. Cuando es recuperado los polioles pueden ser usados como combustible efectivo y los intermedios pueden ser reutilizados para producir otros componentes de poliuretano.

• Pirólisis: el proceso de descomposición térmica en ausencia de oxígeno rompe los poliuretanos en gas y aceite.

• Hidrogenación: el tratamiento con hidrógeno a altas temperaturas y con presión produce gases y aceites que son más puros que los procedentes de la pirólisis.

La pureza de los gases y el aceite derivados de la pirólisis y la hidrogenación, y el coste asociado para producir productos acabados son factores importantes que aún deben de ser resueltos.

La tecnología de reciclado desarrollada por BASF basada en el proceso de reciclado químico, conocido como glicólisis, ya está siendo utilizada en Europa de forma comercial. Este proceso rompe las piezas de poliuretano en sus bloques químicos constituyentes básicos, polioles, para ser consecuentemente reutilizados en nuevas piezas de poliuretano. BASF ha llevado a cabo un procedimiento de glicólisis que incluye la simultánea desaminación para hacer posible una producción de poliuretano esencialmente libre de desperdicios. En el caso ideal, el proceso devuelve el glicolizado al sistema original en un ciclo cerrado. El glicolizado son mezclas de los bloques constituyentes originales y químicamente modificados: polioles modificados, productos de cadena corta, productos de la desaminación y otras moléculas. Muchas de las especies tienen terminación hidroxílica y contienen grupos uretano.

Fig. 1.: Esquema del proceso de glicólisis

El glicolizado puede ser utilizado para muchas aplicaciones como elementos sandwich, parabrisas, extendedores de RIM para piezas de automóvil, para espumas refrigerantes, etc. De todas maneras, el glicolizado no puede ser utilizado en sistemas de espumas flexibles porque su alto contenido en hidroxilos y productos de cadena corta dificultan la formación de polímeros lo suficientemente elásticos. Los polioles reciclados son comercializados, principalmente, a la industria fabricante de piezas de automóvil a un precio competitivo respecto a polioles vírgenes. Hasta un 20% de los polioles puede ser reemplazado por reciclado para obtener espumas de excelentes estabilidad dimensional y conductividad térmica. La economía del proceso depende de la cantidad y calidad de la espumarecuperada óptima para convertirse en alimentación.

Recuperación de energía

Cuando las formas de reciclado físicas y químicas no son adecuadas, la considerable cantidad de energía contenida en los poliuretanos post-consumo o en los residuos de fabricación puede siempre ser recuperada por incineración de alta eficacia. De esta manera se reduce el volumen de residuos sólidos y se realiza una valorización energética. Los plásticos en general no son válidos para permanecer en vertederos porque contienen una gran cantidad de energía potencial.

Existe tecnología para quemar los polímeros de poliuretano de una manera limpia, con una mínimo o inexistente contenido en cenizas, se trata de un proceso de pirólisis en dos pasos. La incineración de poliuretano para recuperar su valor energético inherente resulta en una reducción de consumo de petróleo ya que la energía recuperada puede ser usada para producir electricidad y ayudar a las compañías a controlar el consumo de combustible.

El uso de incineraciones cuidadosamente controladas para convertir los desechos post-consumo en energía aprovechable se practica en diversos países europeos como Alemania. Suecia, Suiza y Dinamarca donde estas técnicas son practicadas para suministrar a las comunidades locales electricidad y calefacción. Hasta un 10% de los requisitos de electricidad doméstica pueden ser generados por estas unidades y cada vez está siendo más considerada como una opción de recuperación aceptable.

En definitiva, es necesario promover comercialmente la viabilidad de las tecnologías de reciclado y/o recuperado de poliuretano y piezas post-consumo puesto que su generación va a ir en aumento. Sólo en el sector de la automoción se prevé que el mercado de poliuretano aumente aproximadamente un 20% en cinco años, según predicciones de ICI Polyurethanes. Los fabricantes de automóviles recurren cada vez más a este material con el fin de aumentar la flexibilidad del diseño y simplificar el proceso de fabricación. El crecimiento más rápido se dará en los interiores de los vehículos. De hecho, en la actualidad el principal mercado de este material en el sector de la automoción son los asientos, pero se espera que el grueso de este crecimiento que se avecina recaiga sobre nuevas aplicaciones tales como salpicaderos, paneles para puertas y sistemas de enmoquetado con funcionalidades acústicas. También cabe esperar que parte del crecimiento proceda de los programas de reducción de peso (regulaciones CAFE) y para cumplir los nuevos requisitos tales como las normativas FMVSS201 relativas a las barras absorbentes de impactos. Con todo ello, y la tendencia actual del sector de automóvil a fabricar coches 100% reciclables, tanto en la industria como en el ámbito académico han centrado su atención en el reciclado de este material, en el cual la geometría del producto y su valor asociado es destruida y sólo los materiales constituyentes son conducidos a un nuevo ciclo de utilización.

Myriam García-Berro
Departamento de Proyectos IDI
Fundació ASCAMM