CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
M.Ll. Maspoch, H.E. Ferrando
Centre Català del Plàstic, Universitat Politècnica de Catalunya
Reciclatge de residus plàstics
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Membres del consorciMembres del consorci
Generalitat de CatalunyaGeneralitat de Catalunya
Associacions del SectorAssociacions del SectorCentro Español de Plásticos (CEP)Asociación de Industriales de Plástico de Cataluña (AIPC)Associació Catalana d’Empreses Constructores de Motlles i Matrius (ASCAMM)Associació de Constructors de Maquinària per a Plàstics i Cautxú (IMAPC)Confederación Española de Empresarios del Plástico (ANAIP)Fed. Española de Transformadores y Manipuladores de Plásticos (FETRAPLAST)
Ajuntament de TerrassaAjuntament de Terrassa
Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Infrastructura (I)Infrastructura (I)
• Taller d’injecció5 màquines: 22 a 200 TM
•Laboratori d’assaigsMicroscopi òpticMicrotomEquip HDT/VICATÍndex de fluïdesa (MFI)Calorímetre diferencial de rastreig (DSC)Màquina universal d’assaigs
Equips d’impacte instrumentat
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Infrastructura (II)Infrastructura (II)
• Taller d’extrusióExtrusora monofusExtrusió doble fusLínia de fabricació de làminesExtrusora sopladoraPremsa de laboratoriMolí de corronsDeshumidificador (DP: -40ºC)
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
ÀreesÀrees
Adreça:C/ Colom, 114. Edifici Vapor Universitari08222 Terrassa (Barcelona)
Tel.: +34 937 837 022Fax.: +34 937 841 827E-mail: [email protected]: http://www.upc.es/ccp
Centre Català del Plàstic
• FORMACIÓ
• QUALITAT i FRACTURA
• INNOVACIÓ TECNOLÒGICA
• RECERCA i DESENVOLUPAMENT
• ENGINYERIA
• RECICLATGE
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Projectes R+D+I del CCP Projectes R+D+I del CCP
• Substitució total o parcial de material verge per material reciclat HIPS components de TV
i PA6 components automoció
• Canvi de material HIPS verge perPET reciclat Components de TV
• Noves aplicacions per plàstics reciclats PVC reciclat per a materials de construcció
PE per a palets de transport
• Compatibilització de mescles de polímers Films multicapa PE+PS+EVOH
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
PA-100R
PA-V
Materials de partida
R V+
(0, 15, 30, 50, 100%)
Mescla física
Trituració
Injecció i caracterizació
ET
AP
A
I
ET
AP
A III
ET
AP
A
II
R
ETAPA I
• Recerca i selecció de material reciclat
• Estudi dels materials de partida
ETAPA II
• Caracterització de mescles verge + reciclat
ETAPA III
• Estudi de la influència de reciclats successius
Procediment d’estudiProcediment d’estudi
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Propietats Assaig Paràmetres estudiats Norma
Reològiques Mesura de la viscositat J: Índex de viscositat ISO/DIS 1228
Mecàniques
Traccióy, y, M, M, R, R, x,
x, Et ASTM D 638M – 93
Resistència a l'impacteacN: Resistència a
l'impacte CharpyASTM D 256 – 93
Resistència a la deformación per calor
Temperatura de reblandiment Vicat
UNE 53 – 118 – 78
Flexió M, M, R, R, x, x, Ef ASTM D 790 – 95a
Ignífugues FlamaVelocitat de Propagació, comportament
94 - UL
Calorimètriques DSC Tg, Tm, Cristalinitat -
CaracteritzacióCaracterització
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Material HIPS (High Impact Polystyren)
Producte Carcassa de televisor
Origen HIPS reciclat industrial
Observacions:
S’han estudiat 4 material reciclats: HIPS-RA, -RB, -RC i -RD
Les propietats varien en funció de l’origen del reciclat i del contingut en Polibutadiè (PB)
HIPSHIPS
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
HIPS (A, B, C y D)HIPS (A, B, C y D)
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Mescles HIPS (verge + R-B)Mescles HIPS (verge + R-B)
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Material PA6 + 10GF + 20GB
(Poliamida 6 carregada amb 10% de fibra de vidre
i 20% de microesferes de vidre)
Producte Caixes de conectors elèctrics
del sector de l’automoció
Origen PA6 reciclat industrial de filatura
Observacions:
Les propietats varien fortament en funció del contingut en aigua, de la presència de contaminació en el reciclat i del contingut en càrregues
PA6PA6
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
PA6: MaterialsPA6: Materials
Referència Descripció del material
PA-V PA6 verge, 20% microesferes de vidre (GB) + 10% fibres de vidre (GF)
PA-100R PA6 100% reciclat, (20% GB + 10%GF)
PA-15R Mescla 15% PA-100R + 85% PA-V
PA-30R Mescla 30% PA-100R + 70% PA-V
PA-50R Mescla 50% PA-100R + 50% PA-V
PA-I2 PA6 verge recuperat, injectat 2 vegades
PA-I3 PA6 verge recuperat, injectat 3 vegades
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
7772
64
84
9590
100
0102030405060708090
100110120130
P A-I3 P A-I2 P A-V P A-15R P A-30R P A-50R P A-100R
Materiales
(un
idad
es
re
lati
vas
)
r
PA6: Comportament a traccióPA6: Comportament a tracció
8997 100 97 97
89 88
0
1020
30
4050
60
7080
90
100110
120
P A-I3 P A-I2 P A-V P A-15R P A-30R P A-50R P A-100R
Materiales
(un
idad
es
re
lati
vas
)
7281
100
83 8174 76
0
1020
3040
5060
70
8090
100110
120
P A-I3 P A-I2 P A-V P A-15R P A-30R P A-50R P A-100R
Materiales
(un
idad
es
re
lati
vas
)
E r
Disminució de les propietats de tracció amb:
• % de material reciclat
• Nº de processos d’injecció
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
9196 100 96 93
88 89
0102030405060708090
100110120
PA-I3 PA-I2 PA-V PA-15R PA-30R PA-50R PA-100R
Materiales
(un
ida
de
s r
ela
tiv
as
)
Ef
8490
10093 90
85 84
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
PA-I3 PA-I2 PA-V PA-15R PA-30R PA-50R PA-100R
Materiales
(un
ida
de
s r
ela
tiv
as
)
f
• Comportament general similar al de tracció
• Els materials PA-50R, PA-100R y PA-I3 presenten valors de les propietats a flexió molt semblants
PA6: Comportament a flexióPA6: Comportament a flexió
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
PA6: Resistència a impactePA6: Resistència a impacte
• La disminució màxima de resistència a impacte és de: 31% per a PA-100R 16% per a PA-I3
8489
10091
86 82
69
0102030405060708090
100110120
PA-I3 PA-I2 PA-V PA-15R PA-30R PA-50R PA-100R
Materiales
(un
ida
de
s r
ela
tiv
as
)
acN
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
PA6: ViscosimetriaPA6: Viscosimetria
81
100
77
63
0102030405060708090
100110120
PA-I1 PA-V* PA-50R* PA-100R*
Materiales
(un
ida
de
s r
ela
tiv
as
)
173
100
281
237
0
50
100
150
200
250
300
350
PA-I1 PA-V* PA-50R* PA-100R*
Materiales
(un
ida
de
s r
ela
tiv
as
)
PA6: MFIPA6: MFI
[] MFI
(* Granza) (* Granza)
• Augment de la fluïdesa per degradació termomecànica amb: % de material reciclat Nº de processos d’injecció
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Material PET (Polietilè tereftalat)
Producte Caixes d'altaveus
Origen Ampolles de begudes post-consum
Observacions:
S’han estudiat 3 material reciclats: PET-RA, -RB i -RC
La qualitat dels diferents reciclats depèn principalment del tractament de rentat i purificació del material
El processat del PET requereix un procés de secat en continu i previ
PETPET
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
PET: MaterialsPET: Materials
Tg=73ºC Tf=260ºC
HO-[CO-C6H6-CO-O-CH2-CH2-O]n-H
•Gran sensibilitat a la hidròlisi•Aplicació principal: ampolles
•Escames que provenen del triturat i neteja d’ampolles•Preus molt competitius
PET
PET-R
•Material utilitzat actualment en els components de TV
HIPS-V
•Colorant negre de fum
Additius
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
PET Etapa I: Material de partidaPET Etapa I: Material de partida
Refrescs, aigua, oli, vinagre
Aigua
Aigua, refrescs
Detergents, perfums, etc
El PET-R sembla contenir els tipus de PET més habituals en el mercat
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
PET Etapa II: Procés d’injeccióPET Etapa II: Procés d’injecció
• El perfil P1 de temperatures d’injecció sembla ser el més adequat per al PET-R.
• El secat del PET-R a 140ºC és imprescindible tant abans com durant la injecció d’aquest material.
T1 T2 T3 T4 T5 T6
Perfil P1 140ºC 250ºC 260ºC 270ºC 270ºC 270ºC
S’aconsegueix una bona processabilitat del PET-R
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
PET Etapa III: ResultatsPET Etapa III: Resultats
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
PET Etapa IV: ColoracióPET Etapa IV: Coloració
• Lleuger augment de la cristal·linitat de les probetes amb el colorant
Per fabricar peces de TV colorejades, s’ha de millorar el comportament a rotura en tracció del PET-R + 1%C.
• Major percentatge de ruptura fràgil de les probetes a tracció amb el colorant
Pic de recristalizació Assaig de tracció
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Televisor Escames de PET reciclat
Ampolles de PET
M’incorporen22.5 ampolles de 1.5 l.
PET, Treballem junts amb plàstics reciclatsPET, Treballem junts amb plàstics reciclats
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Material PVC (Policlorur de vinil)
Producte Sistema d’alleugeriment per a forjats
Origen Làmines de PVC rígid triturades
PVCPVC
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Sistema d’alleugeriment per a forjats Sistema d’alleugeriment per a forjats
CeràmicaCeràmica
• Pes elevat• Mides fixes• Pèrdues per mala manipulació• Fràgils• Baix cost• Molt introduides
en el mercat
EPSEPS
• Cost elevat (200-300%)• Poc conegut en el mercat
• Baix pes• Fàcilment ajustables en obra• No hi ha pèrdues per mala manipulació• Alta tenacitat• Excelent aillament
tèrmic i acústic
• Baix cost• Baix pes• Fàcilment
ajustables en obra• No hi ha pèrdues
per mala manipulació
• Alta tenacitat• Aillament tèrmic i
acústic regular
PVCPVC
• Poc conegut en el mercat• Adhesió amb el guix (en estudi)
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
PVC, Tipus de materialsPVC, Tipus de materials
PVC Verge (35% de càrrega mineral)• Polímer comercial destinat a la indústria de la construcció.
Poliresina (35% de càrrega mineral)• Residu que queda en el reactor un cop s’ha recollit el PVC Verge (representa el 0,3% de la producció)
Reciclat• Làmines de PVC rígid triturades
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Material PE+PS (Polietilè + Poliestirè)
Producte
Origen Films multicapa d’envasos
PE+PSPE+PS
(en estudi)
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
• Residu industrial: Films multicapa retalls de termoconformat
• Composició: PE + PS (diferents proporcions)
• Tipus de compatibilització: Copolímer d’injert
• Etapes: - Mescla de components
- Extrusió reactiva
- Caracterizació del material resultant
Compatibilització de diferents tipus de plàsticsCompatibilització de diferents tipus de plàstics
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Aspectes claus para afavorir el Aspectes claus para afavorir el reciclatge mecànicreciclatge mecànic
• Legislació que incentivi el reciclatge(ex. Llei 11/1997 d’Envasos i Residus dels envasos)
• Increment de les tarifes d’abocador
• Internalització dels costos ambientals
• Reciclatge mecànic per obtenir granzes reciclades de qualitat aplicacions tecnològiques
• Foment de nous mercats de plàstics reciclats i sensibilitat dels consumidors en temes ambientals
• Preu del material verge i material reciclat
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
M.Ll. Maspoch, H.E. Ferrando
Centre Català del Plàstic, Universitat Politècnica de Catalunya
Reciclatge de residus plàstics
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
La matèria primeraLa matèria primera
Petroli (100%)
Gasoil i fueloil (70%) Altres (10%)Essència (20%)
Indústria petroquímica (7%)Carburant auto (13%)
Productes plàstics (4%) Altres productes (100%)
PRODUCTES DE LA DISTILACIÓ DEL PETROLI
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Producció de plàstics a EuropaProducció de plàstics a Europa
< 1 ANY 20%
1 - 8 ANYS 15%
> 8 ANYS 65%
ENVASOS 36%
CONSTRUCCIÓ 11%
MOBILIARI 8%
AUTOMÒBIL 7%
AGRICULTURA 6%
TÈXTIL / CALÇAT 5%
COLES / ADHESIUS 4%
ELECTRODOMÈSTICS 3%
ELECTRICITAT 2%
PECES INDUSTRIALS 2%
LLAR 2%
JOGUINES I OCI 2%
ALTRES 12%
Temps de vida mitjà
Aplicacions
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Evolució del consum a EspanyaEvolució del consum a Espanya
Per Càpita (kg/hab/any) En milions de tones
Consum 1998: 2.648.469 t
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Tipologia dels residus plàsticsTipologia dels residus plàstics
Residu industrial
Residu post-consum
• RSU (Residus Sòlids Urbans)
• Industrial / comercial
• Agrícola
• Automòbil
• Retalls, rebuigs, colades d’injecció
• Net d’impureses
• Homogeni (composició constant)
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Tipologia dels residus plàsticsTipologia dels residus plàstics
Residus plàstics (1998): aprox. 2.000.000 t
Indústria18%
RSU68%
Automòbil4%Agricultura
8%
Construcció2%
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Residu post-consumResidu post-consum
• RSU (Residus Sòlids Urbans)
• Industrial / comercial
• Agrícola
• Automòbil
• Envasos• Barrejat amb altres residus• Brut
RECOLLIDA SELECTIVA
• Films d’embalatge (PE)• Net• Homogeni
• Film hivernacle, tubs de reg, etc.• Molt contaminat / brut• Degradat (UV)• Bastant homogeni
• Pot estar contaminat / brut• Pot estar degradat (UV)• Dificultat de desmontatge• Mescles de polímers, peces bi-components
DISSENY PEL RECICLATGE
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Residu post-consumResidu post-consum
Paper39%
Resta1.5%
Metalls2.7%
Minerals0.31%
Orgànic12%
Tèxtil2.1%
Plàstics34%
Mixtes4.9%
Especials0.03%
Vidre1.1%
Voluminosos3.5%
Minerals1.5%
Metalls3.4%
Resta7.1%
Orgànic42%
Tèxtil2.7%
Paper21%
Plàstics10%
Mixtes3.3%
Especials0.20%
Voluminosos2.9%
Vidre6.2%
% en VOLUM % en PES
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Residu post-consumResidu post-consum
PVC4%
PET13%
HDPE25%
LDPE29%
Altres19%
No envasos10%
Plàstics en els RSU (% en pes)
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Alternatives pels residus plàsticsAlternatives pels residus plàstics
• Reducció en origen
• Tecnologies netes
• Revalorització
Estalvi de matèria primera mitjançant:
- Innovació en el disseny,
- Canvi de material
- Injecció asistida per gas
Processos de transformació que generen una mínima quantidat de residus.
• Reciclatge mecànic (residu plàstic --> nova peça)
• Reciclatge químic (residu plàstic --> monòmer)
• Reciclatge tèrmic (residu plàstic --> energia)
•Termoplàstics•Termoestables•Elastòmers
Termoplàstics
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Efecte de la degradacióEfecte de la degradació
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Reciclatge mecànicReciclatge mecànic
Residus plàstics
Separació tipus de polímer (colors)
Triturat
Rentat / Secat
Extrusió / Granzejat
Venda granza reciclada
Venda (escamas PET)
additivació
Processos de reciclatge
ConseqüènciesPunts a reforçar
Separació
Rentat
Additivació
Nº de processos d’injecció
Incompatibilitat, degradacions
Impureses fragilitat
Evitar degradacions
Degradacions
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
Matèria primera Trituració Transformació
Reciclatge mecànic Reciclatge mecànic
CCP
www.upc.es/ccp1a jornada: recerca, desenvolupament i innovació tecnològica aplicada al reciclatge de residus
EXTRUSIÓ
INJECCIÓ
TRITURACIÓ
RESIDU INDUSTRIAL
GRANZANOVA PEÇA
Transformació dels materialsTransformació dels materials
Top Related