Desde principios de la década de 1950, los seres humanos han producido más de 8,3 mil millones de toneladas de plástico, el peso de alrededor de mil millones de elefantes. Aproximadamente el 60% de ese plástico ha terminado en un vertedero o en el entorno natural, según el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, pero ese patrón puede comenzar a cambiar a medida que la tecnología de reparación y reciclaje se acelere.

"En todo el mundo, el desafío (para una economía circular) sigue siendo establecer procesos innovadores para el reciclaje de residuos plásticos, "dijo Costas Charitidis, profesor de la Universidad Técnica Nacional de Atenas, Grecia.

El material, derivado de combustibles fósiles, es una parte vital de la vida moderna, que se utiliza en todo, desde el envasado de alimentos hasta los componentes de las computadoras, pero la falta de reciclaje y eliminación adecuada ha contaminado su producción, uso y consumo. Como parte de su estrategia de plásticos de economía circular, la Unión Europea se ha comprometido a reducir los residuos plásticos y ha prohibido la exportación de residuos plásticos no clasificados a países extranjeros.

Pero para reducir los residuos plásticos, Los gobiernos y las empresas necesitarán nuevas tecnologías para hacer frente a la compleja tarea de reciclar o reparar diferentes tipos de plástico.

Hablando en general, Los plásticos son materiales sintéticos y semisintéticos compuestos de polímeros, que son largas cadenas de moléculas repetidas, y hay miles de diferentes tipos de plástico. Cada uno de estos tipos tiene diferentes composiciones y características, y no existe un método único para reciclarlos o reutilizarlos.

"Si bien algunos plásticos de uso común se reciclan ampliamente, los plásticos con usos más especializados a menudo no lo son, "dijo el profesor Charitidis, quien es el coordinador científico de un proyecto llamado Repair3D, cuyo objetivo es encontrar usos innovadores para termoplásticos reciclados y fibras de carbono valorizadas a partir de polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP).

En la primera etapa del proyecto, Los investigadores identificaron diferentes corrientes de residuos de plástico y CPRF de industrias como la automoción y la industria del embalaje rígido. Desde allí, trabajaron para reciclar estos materiales en pellets o filamentos para que pudieran convertirse en otros productos mediante la fabricación aditiva.

Impresión 3d

Fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D, es una tecnología que construye objetos 3D agregando capa sobre capa de material, más comúnmente plástico. El plano del componente está contenido en un archivo de computadora que se puede compartir o cargar. Cada vez más, los fabricantes están recurriendo a este método de producción porque les permite crear objetos complejos y personalizados de forma rápida y, a veces, de forma remota.

'La impresión 3D está en el corazón de Repair3D, ", dijo el profesor Charitidis. El siguiente paso en el proyecto es imbuir los plásticos reciclados con fibras de carbono y varias nanopartículas para darles funcionalidades adicionales.

El proyecto está trabajando con varios socios importantes de la industria en, por ejemplo, los sectores de la automoción y el deporte, para imprimir en 3D elementos que van desde piezas de automóviles hasta botas de esquí, así como dispositivos electrónicos portátiles.

Añadiendo diferentes nanopartículas, es posible hacer que los objetos impresos sean autodetectables, opciones de autoreparación y reciclaje, dice la Dra. Tanja Kosanovic Milickovic, químico de la Universidad Técnica Nacional de Atenas que forma parte del proyecto. Para crear plásticos autorreparables, por ejemplo, los investigadores añaden nanopartículas magnéticas que, cuando se expone a un campo magnético, puede crear calor localizado, fundir y volver a unir los polímeros rotos.

Sin embargo, además de utilizar plástico reciclado para crear nuevos productos, los bienes resultantes deben ser ellos mismos reciclables, dice el Dr. Milickovic. "Existe un equilibrio entre las propiedades de los productos y el reciclaje".

Al final del proyecto, el equipo tiene como objetivo tener productos que se puedan reciclar y reutilizar varias veces antes de que finalmente se desmonten y se eliminen sus nanopartículas.

Sin embargo, el reciclaje es solo una parte de la respuesta para reducir los residuos, dice Jon García Armendáriz, desarrollador empresarial en la empresa española Plastic Repair System (PRS). PRS se enfoca en reparar productos plásticos, como palets y cajas, en lugar de dejarlos ir a los vertederos o reciclarlos.

La empresa se estableció inicialmente en 2011 para reparar contenedores de residuos sólidos municipales, pero pronto se hizo evidente que había muchas otras aplicaciones para su tecnología.

Cada año alrededor de 400, 000 toneladas de plástico de transporte retornable, que es el plástico duro que se utiliza en palés o cajas de plástico, esta dañado. "Históricamente, la gente ha estado tirando artículos viejos y comprando otros nuevos, "dijo Armendáriz.

Para reparar el plástico, Los técnicos de PRS preparan la parte rota del objeto, inyectar plástico nuevo, y remodelar la sección reparada.

Esta opción es significativamente más barata que comprar un producto nuevo y más ecológica que reciclar todo el objeto. dice Armendáriz.

Su proceso actual es un trabajo duro, aunque, porque cada artículo se repara a medida. "Este es uno de los problemas que tenemos:estamos trabajando manualmente, ", dijo." Necesitamos gente porque cada paleta que se rompe es diferente, No hay dos exactamente iguales."

Actualmente, el equipo está trabajando para automatizar el proceso para contenedores Euro o cajas KLT. Estos contenedores apilables industriales omnipresentes fueron utilizados originalmente por la industria automotriz alemana, pero pronto se extendió a otras industrias como el transporte marítimo y la fabricación. Esta automatización permitirá a PRS reparar más cajas rápidamente. En la actualidad, repara alrededor de 10, 000 artículos de plástico al mes, dice Armendáriz, y la empresa estima que su trabajo ayudó a evitar 7, 114 toneladas de CO ₂ emisiones en 2019.

Con sede en España, la empresa cuenta con tres talleres en su país de origen y uno en México. También cuenta con otros 13 talleres en asociación con grandes usuarios de pallets, cerca de sus instalaciones, para reducir los costos de transporte. Sus planes de expansión harán que PRS se extienda al resto de Europa para 2030.

Habrá una creciente demanda de reparación y reciclaje de plástico a medida que las empresas y los gobiernos locales trabajen para mover sus operaciones de acuerdo con las nuevas regulaciones de la Unión Europea, tanto para frenar los desechos plásticos como para mantenerlos dentro de las fronteras del bloque.

Y aquí es donde es fundamental seguir investigando sobre nuevos métodos y tecnologías. "Hoy en día, el reciclaje (de CFRP) es muy caro, ", dijo el profesor Charitidis de Repair3D. Así que tenemos un gran desafío para hacer que el reciclaje sea más rentable".