Avances en el reciclaje de PVC Jorge Alberto Medina Universidad de los Andes, Grupo de Materiales y Manufactura CIPP – CIPEM, Colombia

Contenido Introducción Vinylplus Generalidades del reciclaje Separación Reciclaje Mecánico Decloración

Características del PVC Demanda global > 35 millones toneladas/año (2010) Amplio rango de aplicación Cable insulations Coated yarn Roofing sheets Bottles pipes Medical products Packaging foils Floor covering Bajo costo y procesamiento con una amplia variedad de técnicas Extrusion Calendering Injection Excelentes propiedades químicas y físicas Productos de alta y corta duración M. Sadat-Shojai, G.-R. Bakhshandeh / Polymer Degradation and Stability 96 (2011) 404e415

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VinylPlus Programa voluntario de la industria europea del PVC Antecedentes Vinyl2010 257.000Toneladas/Año (2011) La meta se logro exclusivamente a través de reciclaje mecánico y “Vinyloop®” (Ferrara 7540 Ton (2011), 33% más que en 2010). Disolución selectiva Separación Precipitación de los residuos de PVC J Mater Cycles Waste Manag.2012. DOI 10.1007/s10163-012-0048-y

Compromiso con el reciclaje del PVC a 2020→ 800.000 Toneladas/año VinylPlus. Programa voluntario de la industria europea del PVC VinylPlus Recycling Compromiso con el reciclaje del PVC a 2020→ 800.000 Toneladas/año Incluir “The Natural Step (TNS)” como socio estratégico→ Estructura para el Desarrollo Sostenible Estratégico. J Mater Cycles Waste Manag.2012. DOI 10.1007/s10163-012-0048-y

Retos estratégicos TNS-VinylPlus Gestión de una cadena productiva controlada Hoja de ruta tecnológica Aceptabilidad del uso de reciclado. Accesibilidad a la infraestructura de reciclaje Energía Sostenible y estabilidad climática Neutralidad de carbono Sociedad baja en carbono Mejores prácticas de uso de energía Alternativas a combustibles fósiles. Emisiones de órgano-clorados Manejo responsable de residuos de PVC en el mundo

Incluir otros sectores VinylPlus. Programa voluntario de la industria europea del PVC VinylPlus Recycling Incluir otros sectores Productos descartados en producción o semi-terminados. Incluir en procesos diferentes al de origen. Residuos de PVC exportados fuera de la UE → Asegurar reciclaje responsable (Sevenster, 2012) Incluir nuevas tecnologías de reciclaje Descomposición fisicoquímica. Que ataquen dificultades como: mezclas, compuestos, residuos contaminados. 100.000 Ton/año de la meta propuesta J Mater Cycles Waste Manag.2012. DOI 10.1007/s10163-012-0048-y

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Cadena productiva de PVC incluyendo diferentes métodos de reciclaje Chemical Recycling of plastic waste (PVC and Other resins), TON-Report, (1999).

M. Sadat-Shojai, G.-R. Bakhshandeh / Polymer Degradation and Stability 96 (2011) 404e415

Patentes de reciclaje de PVC según el país de origen. Periodo 2000-2012.

Patentes según proceso de reciclaje Años 2000-2012

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Técnicas de separación Separación manual Separación por hidrociclón Diferencias en densidad Filtración del fundido 204°C Densidad y surfactantes no-iónicos Proceso de flotación selectiva Clasificación por lecho líquido fluidizado Separación gravimétrica en agua Método de fluorescencia de Rayos-X Átomos de cloro Método de espectroscopia de plasma inducida por laser Cargar los plásticos y separarlos por campo eléctrico Separación triboelectrostática Disolución selectiva (Vinyloop® )

Ventajas Permite separar el PVC de mezclas complejas y materiales compuestos Utiliza un solvente biodegradable Producto final PVC limpio en polvo que no necesita procesamiento adicional. The process is based on selective dissolution of PVC, followed by separation by precipitation., filtration, and drying. The process begins with dissolution of small polymer particles into the solvent that is able to extract the PVC compound leaving any secondary material such as additives undissolved. The two phases are then separated and the PVC is precipitated. It is at the precipitation stage that new additives can be added to the regenerated PVC so that a formulation suitable for a particular application is obtained. The solvent is evaporated using steam and recovered by condensation in a closed loop, for reuse. Consequently over 99.9% of the solvent is recovered and re-used in the system. The PVC obtained has characteristics comparable to those of virgin PVC and can be used in high-end applications. La composición de los micro-gránulos de compuesto de PVC regenerado refleja la composición de los residuos que entran en el proceso, con las consecuentes propiedades. El proceso VinyLoop® process has proved to be one of the most efficient recycling methods available for regenerating composites structures containing at least 70% of PVC. This is in contrast to many other industrial recycling processes that can only accept PVC waste in much smaller proportions when mixed with other polymer or municipal wastes. The main advantage of this process is that is can handle PVC-only waste.

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Patentes de reciclaje mecánico según material tratado. 2000-2012

Alimentación a proceso de conversión Reciclaje mecánico Separación Molienda Limpieza Peletizado Alimentación a proceso de conversión A nivel global, 1,4 millones de toneladas de PVC recicladas mecánicamente en el 2010 Preferible cuando se tienen cantidades suficientes de PVC homogéneo y separado en la fuente. volumen disponible calidad y costo de la separación y de la regeneración. Factores que afectan las propiedades finales: Tamaño de partícula Grado de estabilidad residual Tipo y cantidad de estabilizantes M. Sadat-Shojai, G.-R. Bakhshandeh / Polymer Degradation and Stability 96 (2011) 404e415

Incremento viscosidad total Mejoramiento de propiedades finales de reciclado: Mezclas de PVC reciclado/PVC virgen PVC virgen – tubería. Grado Y5902BLA PVC virgen – botella. Grado B0303CLA Incremento viscosidad total Sombatsompop N, Thongsang S. Rheology, morphology, and mechanical and thermal properties of recycled PVC pipes. J Appl Polym Sci 2001;82:2478e86.

Mezclas de PVC reciclado/PVC virgen Aumento Tg → Degradación de ingredientes cuyos productos actúan como plastificantes. Sombatsompop N, Thongsang S. Rheology, morphology, and mechanical and thermal properties of recycled PVC pipes. J Appl Polym Sci 2001;82:2478e86.

Mezclas de PVC reciclado/PVC virgen Esfuerzo a tensión y la resistencia al impacto pueden mejorar incorporando PVC reciclado. Concentraciones óptimas PVC reciclado→ PVC virgen y propiedades de interés. Sombatsompop N, Thongsang S. Rheology, morphology, and mechanical and thermal properties of recycled PVC pipes. J Appl Polym Sci 2001;82:2478e86.

Contenido Introducción Vinylplus Generalidades del reciclaje Separación Reciclaje Mecánico Decloración de PVC

Investigaciones en decloración 2009-2010 Autor, año Hallazgos Kakuta et al. (2009) Plastificantes y rellenos disminuyen la eficiencia y aumentan el tiempo de decloración T=260°C Obtención de carbón activado Yoshioka T, et al (2009) Decloración con ayuda de etilenglicol Reacción más rápida Eficiencia 98% a 190°C. Wu Y-H, et al (2009) Decloración con ayuda de PEG Menores temperaturas Rendimiento 74%, 1h, 210°C Fukushima et al.(2010) Decloración de mezclas de residuos plásticos con extrusión monohusillo. T=360°C Reducción a menos del 0,5%peso en 2 min. Yoshihara M, et al(2010) Reacción de PVC+ Na2S Eliminación 32% y sustitución del 26% de Cl J Mater Cycles Waste Manag (2011) 13:265–282 DOI 10.1007/s10163-011-0031-z

Decloración de PVC flexible en solución de NaOH por calentamiento de microondas Extracción en la solución de NaOH (8mol/l) Ácido ftálico 150°C →Extracción 100% plastificante 235°C→Decloración completa durante 30 min Hidrocarburos 12% Estabilizantes Ftalato de dioctilo Plastificante 29,7% PVC 59,2% J Mater Cycles Waste Manag (2010) 12:245–253 © Springer 2010 DOI 10.1007/s10163-010-0294-9

CONCLUSIONES

Las estrategias y direccionamientos acerca del reciclaje de PVC en el mundo deben ser tomadas como referentes para atacar los problemas particulares que en esta materia se presenten en la región. El largo ciclo de vida de los productos de PVC empleados en la construcción limita la disponibilidad de estos materiales en corrientes de reciclaje. Aquellos residuos de empaques flexibles o semirígidos de ciclo de vida corto podrían ser candidatos para el establecimiento de una cadena de reciclaje en este sector. Se requiere del desarrollo de estrategias económicas por parte del estado para estimular el correcto manejo y disposición de los residuos plásticos incluyendo al PVC.

GRACIAS