Cada año, unos 5,6 millones de toneladas métricas de envases de plástico terminan en la basura doméstica en Alemania después de haber sido utilizados una sola vez. Hasta ahora, menos de un tercio se puede reciclar. En colaboración con la Hochschule Bremen (Universidad de Ciencias Aplicadas de la Ciudad), el Instituto Fraunhofer de Tecnología de Fabricación y Materiales Avanzados -IFAM (por sus siglas en alemán) tiene como objetivo transformar estos residuos en productos impresos en 3D de alta calidad.
Los volúmenes de residuos plásticos están aumentando, habiéndose triplicado aproximadamente en toda Alemania en los últimos 30 años. Los residuos de envases, en particular, son uno de los principales contribuyentes a ello. Mientras que en 1994 los hogares alemanes producían 2,1 millones de toneladas métricas de residuos plásticos, la cifra había aumentado a 5,6 millones en 2023. Eso hace que sea aún más importante encontrar formas de reciclar estos productos de un solo uso, la mayoría de los cuales se basan en petróleo crudo.
“Pero es mucho más difícil reciclar los residuos posconsumo que los residuos plásticos que quedan de la producción industrial”, explica la Dra. Silke Eckardt, profesora especializada en sistemas de energía sostenible y eficiencia de los recursos en la Hochschule Bremen, Universidad de Ciencias Aplicadas de la Ciudad (HSB). Al fin y al cabo, estos materiales no sólo son muy heterogéneos, sino que también suelen estar sucios. Sin embargo, para cerrar el ciclo de producción, la HSB se ha asociado con investigadores del Instituto Fraunhofer IFAM para reciclar incluso estos plásticos difíciles de manejar de hogares privados y luego utilizarlos en la fabricación aditiva.
Plástico reciclado utilizado en filamentos para impresión 3D
“Dado que se supone que los residuos se reciclan para su uso en la impresión 3D, deben cumplir requisitos muy estrictos en aspectos como la pureza, la forma y el tamaño”, explica el Dr. Dirk Godlinski, director de proyectos del grupo de trabajo de Tecnología de Compuestos del Fraunhofer IFAM.
Para ello, se utilizó la producción de polipropileno de una planta de clasificación de residuos de envases en un estudio de viabilidad realizado por la HSB y el Fraunhofer IFAM.
Para garantizar una pureza suficiente, Eckardt y su equipo procesaron aún más los resultados de la planta de clasificación: en los Laboratorios de Economía Circular de la universidad, trituraron el plástico, lo lavaron y separaron el material no deseado de la corriente principal mediante una separación de flotador-sumidero. El equipo utilizó tecnología de infrarrojo cercano para identificar residuos de plásticos extraños y los retiró posteriormente. Después de eso, los investigadores molieron el material nuevamente hasta que alcanzó el tamaño de grano requerido para la composición y lo secaron. Este método alcanzó niveles de pureza de más del 99,8 por ciento.
A continuación, el Fraunhofer IFAM se hizo cargo: “En el proyecto, producimos polipropileno homogéneo a partir de los residuos preparados”, dice Godlinski. Esta es una forma versátil de plástico que es duradera, resistente a la rotura y relativamente flexible”.
El científico investigador y su equipo produjeron una hebra de plástico sólido. En primer lugar, procesaron las escamas de polipropileno reciclado en una extrusora industrial en el Fraunhofer IFAM. Allí se combinó el material, se mezcló utilizando diferentes geometrías de tornillo extrusor, luego se fundió a temperaturas superiores a 200 grados centígrados y se extruyó.
“La experiencia consiste en ajustar con precisión los distintos tornillos mecánicos, las temperaturas, las presiones y las velocidades a lo largo del proceso de producción para que el producto final sea un polipropileno homogéneo”, explica Godlinski. Para el procesamiento posterior en la impresión 3D, por ejemplo, la hebra debe ser redonda y tener un diámetro uniforme en toda su longitud, con una superficie lisa.
Los investigadores lo consiguieron: la hebra de plástico gris, de unos dos milímetros de grosor, pudo utilizarse directamente como filamento en una impresora 3D comercial. A estas alturas, Godlinski y su equipo ya han impreso con éxito sus primeros componentes, incluidas las tapas.
Esto marca la conclusión del estudio de factibilidad realizado por la HSB y el Fraunhofer IFAM. Los investigadores ahora están optimizando el proceso de producción. Ya se han planteado ideas para proyectos de seguimiento. Godlinski señala que los plásticos se pueden refinar aún más, por ejemplo, introduciendo aditivos como fibras de vidrio durante la composición. Esto permite producir incluso componentes de muy alta calidad para su uso en campos como la aviación y la industria automotriz.
Las disposiciones legales también están impulsando una mayor demanda de materiales reciclados: según el Reglamento de Envases y Residuos de Envases de la UE (PPWR, por sus siglas en inglés), los envases deben estar compuestos por entre un 10 y un 35 por ciento de materiales reciclados para 2030, dependiendo del tipo de plástico y del producto, excluyendo los dispositivos médicos y los productos farmacéuticos. El requisito para 2035 es de 25 a 65 por ciento de materiales reciclados.
“Aumentar la demanda de materiales reciclados es importante”, dice Eckardt con convicción. “Especialmente en lo que respecta al cambio climático, tenemos que pensar en la eficiencia de los recursos. La economía circular es cada vez más importante”. Godlinski está de acuerdo: “Cuantos más residuos reutilicemos y reciclemos, más energía y recursos podremos conservar”.
Información tomada y traducida del comunicado de prensa de la Organización alemana Fraunhofer-Gesellschaft.
