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PROYECTO Nº 11 RECICLAJE DE PET 2

CONTENIDO

RECONOCIMIENTOS 1 RESUMEN EJECUTIVO 2

1. INTRODUCCIÓN ________________________________________________________ 3

2. PET COMO MATERIAL POLIMÉRICO _______________________________________ 4

2.1. Química y Síntesis del PET____________________________________________ 4

2.2. Características y propiedades del PET __________________________________ 7

2.2.1 Consideraciones ambientales ________________________________________ 9

3. SELECCIÓN DEL TIPO DE TECNOLOGÍA MAS FACTIBLE DE RECICLADO DE PET 10

3.1. Descripción de procesos de reciclado _________________________________ 10

3.1.1 Ciclo de vida del PET ______________________________________________ 10

3.1.2 Reciclado mecánico _______________________________________________ 12

3.1.3 Reciclado químico_________________________________________________ 12

3.1.4 Aprovechamiento energético ________________________________________ 13

3.2 Metodología de selección ____________________________________________ 14

3.3 Criterios de selección _______________________________________________ 14

3.3.1 Criterio técnico ___________________________________________________ 14

3.3.2 Criterio ambiental _________________________________________________ 14

3.3.3 Criterio económico ________________________________________________ 15

3.3.4 Criterio de mercado________________________________________________ 15

3.4 Justificación de la elección ___________________________________________ 15

4. PARTE TEÓRICA DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA_____________________ 16

4.1. Fundamento teórico _________________________________________________ 16

4.2 Partes del proceso ___________________________________________________ 17

4.2.1 Acopio de material _________________________________________________ 17

4.2.2. Pacado _________________________________________________________ 17 4.2.3. Reducción de tamaño _____________________________________________ 18 4.2.4 Separación ______________________________________________________ 19 4.2.5. Limpieza ________________________________________________________ 22


4.2.6. Secado _________________________________________________________ 23 4.2.7. Peletizado_______________________________________________________ 25

4.3. Diagramas de flujo ___________________________________________________ 27

4.3.1 Diagramas de flujo de Operaciones Unitarias ________________________ 27

4.4. Balance de masa y energía globales para cada operación unitaria____________ 30

4.4.1 Recepción e inspección __________________________________________ 30

4.4.2. Separación_____________________________________________________ 31

4.4.3 Reducción de Tamaño____________________________________________ 33

4.4.4 Lavado de material ______________________________________________ 35

4.4.5 Enjuague_______________________________________________________ 39

4.4.6 Secado ________________________________________________________ 41

4.4.7 Balance global__________________________________________________ 44

4.5 Balance energético___________________________________________________ 47

4.5.1 Recepción e Inspección __________________________________________ 47

4.5.2 Separación_____________________________________________________ 47

4.5.3 Reducción de tamaño____________________________________________ 47

4.5.4 Lavado de material _____________________________________________ 47

4.5.5 Enjuagado _____________________________________________________ 48

4.5.6 Secado ________________________________________________________ 48

4.6 Indicadores de eficiencia ______________________________________________ 49

4.6.1 Consumos específicos teóricos de producción por unidad de producto __ 49

4.6.2 Indicadores teóricosde generación de residuos por unidaad de producto 50

5. DESARROLLO DEL PROYECTO A NIVEL PILOTO/ INDUSTRIAL _______________ 52

5. Descripción del proceso ___________________________________________________52

5.1.1. Sistema de acopio_______________________________________________52

5.1.2. Sistema de molienda____________________________________________ 53

5.1.3. Sistema de decantación__________________________________________ 53

5.1.4. Sistema de lavado_______________________________________________ 54


5.1.5. Sistema de secado______________________________________________ 54

5.2. Diagrama de flujo general____________________________________________ 55

5.3. Resultados experimentales y balances de masa y energía por cada operación unitaria______________________________________________________________ 55

5.3.1. Condiciones de entorno__________________________________________ 55

5.3.2. Equipos utilizados para la fase

experimental________________________55

5.3.3. Proceso de molienda____________________________________________ 56

5.3.3.1. Resultados del proceso de

molienda________________________ 56 5.3.3.2. Balance de materiales del proceso de molienda______________

56 5.3.3.3. Balance de energía del proceso de molienda_________________

58

5.3.4. Proceso de lavado______________________________________________59

5.3.4.1. Balance de materiales proceso de lavado____________________

61 5.3.4.2. Cálculos de índices de eficiencia de lavado_________________

61 5.3.4.3. Balance de energía del proceso de lavado___________________

62 5.3.4.4. Cálculo del consumo de energía por el calentador____________

62 5.3.4.5. Cálculo del consumo de energía por el motor principal ________

62

5.3.5. Proceso de secado_____________________________________________ 63

5.3.5.1. Balance de materiales del proceso de secado________________

63 5.3.5.2. Balance de energía del proceso de

secado___________________67

5.3.6. Balance de materiales y energía__________________________________69

5.4. Condiciones de operación del reciclado de PET (para la planta piloto con

capacidad de producción de 15000 kg/MES)______________________________70


5.5. Balance de materiales, insumos y energía globales_____________________

71

6. PROYECTO DE FACTIBILIDAD DE RECICLADO DE BOTELLAS DE PET POSCONSUMO _____________________________________________________________ 72

6.1. Condiciones generales para el proyecto_______________________________ 72

6.2. Estructura del proyecto de reciclado de PET___________________________

73

6.2.1. Análisis del mercado_______________________________________ 73

6.2.2. Disponibilidad y costos de materia

prima______________________75

6.2.3. Control de calidad y caracterización del producto_____________ 78

6.2.4. Ingeniería del proyecto____________________________________________________82

6.3. Inversiones, costos de financiamiento y depreciaciones______________ _85 6.3.1 Requerimiento de personal_______________________________________ 85 6.3.2 Costos de producción y operación _________________________________85 6.3.3 Datos generales del proyecto_____________________________________ 90 6.3.4 Inversiones del proyecto_________________________________________ 91 6.3.5 Estado de resultados ___________________________________________ 92 6.3.6 Análisis de mercado____________________________________________ 93 6.3.7 Flujo de caja proyectado_________________________________________ 94 6.3.8 Evaluación del proyecto_________________________________________ 95 6.3.9 Análisis de sensibilidad__________________________________________97

7. PROPUESTA DE LA NORMATIVA EN RELACIÓN CON EL RECICLAJE DE PET __ 100

7.1. Propuesta de norma para reciclaje del PET________________________________ 100

7.2. Propuesta de Ordenanza Municipal ______________________________________ 100

7.3. Recomendaciones para uso de envases PET ____________________________ 100


8. IMPACTO AMBIENTAL DEL PET_________________________________________ 102

8.1. Introducción _______________________________________________________ 102

8.2 El problema de la basura y el PET _____________________________________ 103

9. CONCLUSIONES______________________________________________________ 107

10. REFERENCIAS _______________________________________________________ 112

11. ANEXOS ____________________________________________________________ 113


INDICE DE CONTENIDO

FIGURAS, TABLAS Y GRÁFICOS

CAPITULO 2 Figura 2.1: Estructura general del grupo éster en el PET 4

Figura 2.2 Polietilen Tereftalato (PET) 4

Figura 2.3 Transesterificación Del Ácido Tereftálico con el Etilenglicol

5

Figura 2.4 Eliminación del metanol 6 Figura 2.5. Síntesis final del PET 6 Figura 2.6 Sintesis de PET en laboratorio 7

Figura 2.7 Otros poliesteres relacionados con el PET 7

CAPITULO 3 Figura 3.1 Alternativas de reciclado de PET 10

Figura 3.2 Ciclo de vida del PET 11Figura 3.3. Reciclado mecánico con mezcla de materiales 12

Figura 3.4. Proceso de metanólisis 13Tabla 3.1 Contenido energético 13Tabla 3.2 Factores para la selección del tipo de reciclado 14

Tabla 3.3 Reciclado histórico de PET en Argentina 15

CAPITULO 4 Figura 4.1 Bloques compactados 18

Figura 4.2 Esquema y forma de un molino convencional para PET 19

Figura 4.3 Cinta de transportación para clasificación y separación 20

Figura 4.4 Tambores con paletas para flotación de poliolefinas 21

Figura 4.5 Tina de flotación con ciclón 21 Figura 4.6 Hidrociclón para separación de diferentes materiales 22

Figura 4.7 Secador centrifugador 23 Figura 4.8 Línea de lavado secado centrifugado 24

Figura 4.9 Línea de lavado y secado 24 Figura 4.10 Línea de lavado y secado 25 Figura 4.11 Extrusor para PET 26

Figura 4.12 Extrusor para PET 26


Figura 4.13 Equipo para monofilamento 27 Figura 4.14 Operación unitaria Recepción de material 30

Figura 4.15 Operación unitaria: desetiquetado y destapado 32

Figura 4.16: Operación unitaria: Reducción de tamaño 34

Figura 4.17: Operación unitaria: lavado 36

Figura 4.18 Operación unitaria: Enjuague 40

Figura 4.19: Operación unitaria:Secado 42

Figura 4.20: Balance global del proceso 45

Tabla No 4.1. Control de entrada de materia prima 31

Tabla 4.2. Operación unitaria: desetiquetado y destapado 33

Tabla 4.3 operación unitaria: reducción de tamaño 35

Tabla 4.4. Operación unitaria: lavado 38

Tabla 4.5 Operación Unitaria: Tratamiento De Aguas 38

Tabla 4.6 Composición de lodos 39

Tabla 4.7 Operación Unitaria: Enjuague 41

Tabla 4.8 Operación unitaria: secado 44

Tabla 4.9. Balance másico global 46

Tabla 4.10 Balance global de energía 49

Tabla 4.11 50

Tabla 4.12 Contaminantes probables 51

CAPITULO 5 Figura 5.1 Productividad del molino TR-200 datos experimentales 56

Figura 5.2 Consumo de energía eléctrica del proceso de molienda 58

Figura 5.3 Tiempo de lavado vs. Temperatura para varias RPM de lavado (lavador construido

60

Figura 5.4 Esquema general del 61


proceso de lavado Figura 5.5 Tiempo de secado por RPM del tambor rotatorio (Secador construido)

64

Figura 5.6 Velocidad de secado con la temperatura 65

Figura: 5.7 Balance de materiales 66Figura 5.8. Equipo construido 68Figura 5.9 Equipo construido 68Figura 5.10 flujo de materiales para el balance de 15 TM de producción 69

Figura 5.11Balance de materiales y energía globales 71

Tabla: 5.1 Cuadro resumen de las condiciones de operación

CAPITULO 6 Tabla: 6.1 Importación histórica de PET 75

Tabla 6.2: FICHA TÉCNICA 79Tabla 6.8: Calculo de costo variable 86Tabla 6.4: costos fijos directos de producción 88

Tabla 6.5: costos fijos operativos 89Tabla 6.0: DATOS GENERALES DEL PROYECTO 90

Tabla 6.3:INVERSIONES DEL PROYECTO 91

Tabla 6.6 : ESTADO DE RESULTADOS 92

Tabla 6.7: ANÁLISIS DE MERCADO 93Tabla 6.9 FLUJO DE CAJA PROYECTADO 94

Tabla 6.10 EVALUACIÓN DEL PROYECTO 95

Grafico: 6.1 importación total de PET a Bolivia 76

Gráfico: 6.2 importación de PET por las ciudades más importantes 76

Gráfico: 6.3 Participación de importación de PET por departamento

77

Grafico: 6.4 Participación de proveedores de PET 77

Gáfico: 6.5 comparación de costos PET 78

Grafico: 6.6 Resistencia a la tracción 80

Grafico: 6 .7 Pérdida de Resistencia 80

Grafico: 6 .8 Resistencia a la tracción 81Grafico: 6.9 Resistencia a la tracción comparado de varios materiales 81


Grafico: 6.10 organigrama de la empresa 85

Gráfico: 6.11 Comportamiento utilidad con variación del volumen de ventas

97

Gráfico: 6.12 Comportamiento punto de equilibrio con variación de precio de producto

98

Gráfico 6.13 Comportamiento de la utilidad con variación del costo variable para volúmenes diferentes

98

Gráfico 6.14 Análisis de sensibilidad 99 CAPITULO 8 Figura 8.1 Diferentes tipos de envases plásticos 102

Figura 8.2 Acumulación de basura en boca de embovedado 104

Figura 8.3 Presencia de PET en desagües 104

Figura 8.4 Plásticos en la basura 105

CAPITULO 9 Fig 9.1 Balde producido con PET reciclado 108

Fig 9.2 Platos comederos para animales producidos con PET reciclado

108

Fig 9.3 Los productos finales y las hojuelas de PET 109

Fig 9.4 . Las hojuelas (Flakes) de PET limpias y secas lista para ser reutilizadas

109

RREECCOONNOOCCIIMMIIEENNTTOOSS

La Carrera de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales desea expresar su más sincero agradecimiento a:

◊ El Programa de Cooperación Danesa al Sector Medio Ambiente (PCDSMA) y la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional (USAID).

◊ La Cámara Nacional de Industrias (CNI) ◊ El Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles (CPTS) ◊ Ing. Rolando Cosio Romero de Geología Ambiental y Recursos Naturales

(GEARENA) ◊ La Honorable Alcaldía Municipal a través del Ing. Gonzalo Lima Vacaflor Director

de Medio Ambiente

En el contexto de una falta de tecnologías de transformación (excepto la inyección de preformas y soplado de botellas, de PET en nuestro país, tenemos que reconocer y ponderar la mentalidad abierta y la actitud positiva a la investigación de algunas personas y empresas de nuestro país que hicieron factible la realización de este trabajo, que todas las limitaciones que se tuvieron durante su ejecución, estamos seguros que será la base fundamental para la próxima empresa de reciclado de PET en BOLIVIA.

A la empresa: PLASMAR S.A. (Ing. Sergio Montero)

Por su colaboración con laboratorios para la caracterizacióndel PET reciclado.

A las empresas: PAPELERA Y MADEPARA (Sr. Oscar Arce y los ingenieros de planta)

Por haber facilitado sus inyectoras para la obtención demuestras de PET reciclado.

A la empresa: INPEGONAL

Por habernos alquilado su molino para la etapa de molido de las botellas

A la empresa: GEMA

(Ing. Edy Aliendre) Por su colaboración con muestras de PET preforma y datosimportantes sobre costos de importación de PET

Al Instituto de investigación de materiales de la UMSA Por habernos facilitado un espacio para instalar nuestro equipo piloto de lavado y secado y permitir la investigación de las operaciones de SECADO y LAVADO del PET molido.


RESUMEN EJECUTIVO

1. PERSONAL QUE PARTICIPO EN EL PROYECTO Dirección General Ing. José Montecinos Responsable del proyecto Ing. Angel Torrico Trabajo de campo Estudiante: Juan José Bueno Elaboración del proyecto Ing. Angel Torrico Ing. José Montecinos

2. DATOS DEL PROYECTO

Nombre del proyecto: Reciclado de botellas de PET Entidad responsable: Carrera de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales de la UMSA Entidad promotora: Cámara Nacional de Industrias Ubicación del proyecto: Departamento La Paz

3. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO

El constante crecimiento de consumo de RESINA DE PET para la producción de BOTELLAS envase de refrescos en el ámbito mundial y en nuestros país, incorporado como RSU las botellas post consumo de PET generando un problema ambiental, que es necesario reducir. Esta es la razón del nacimiento del proyecto de reciclaje de desechos de PET y que fue impulsada por CNI.

4. OBJETIVOS DEL PROYECTO

◊ Evaluar las tecnologías existentes para el reciclado de PET ◊ Aplicar, a nivel experimental, la tecnología más adecuada para el reciclaje de

PET en Bolivia


MEMORIA DEL PROYECTO RECICLADO DE BOTELLAS DE PET

1. INTRODUCCIÓN

El consumo responsable es uno de los aspectos trascendentales que contribuyen en gran medida al paradigma de Desarrollo Sustentable, impulsado por numerosos organismos internacionales. Para que exista una tendencia global hacia el modelo propuesto de Desarrollo Sustentable, es indispensable que en el mismo participe toda la cadena PRODUCCIÓN – CONSUMO, es decir que comprenda el conjunto de la humanidad. Lo cual abarca desde la obtención de materias primas, los procesos intermedios, la máxima incorporación posible de materiales reciclados en el producto final y la minimización de residuos industriales y domiciliarios. En otros términos, cuantos menos residuos se generen, más eficiente será el aprovechamiento de la materia y energía, en consecuencia más perdurables los recursos del planeta y el equilibrio ambiental. Este es el fundamento de la llamada Estrategia de las “RRR”que simbolizan las palabras Reducir, Reutilizar y Reciclar. En la década pasada, comenzó a utilizarse masivamente una nueva resina plástica, el PET. Una de sus propiedades más distintivas, como es la barrera de gases, le confirió gran difusión como envase de bebidas gaseosas, sifones y posteriormente otros productos como envase para aceites, mayonesas, cosméticos, etc. Pero no sólo estas propiedades influyeron para esta elección de los industriales y el público consumidor. Su escaso peso en relación al del producto adquirido, aproximadamente 50 veces menos que el líquido contenido y fundamentalmente la seguridad de los usuarios, ante una eventual rotura, fueron factores determinantes para la generalización de sus usos. Desde el punto de vista ambiental, es la resina que presenta mayores aptitudes para el reciclado, ostentando el NUMERO 1 rodeado de tres flechas formando un triángulo, en el fondo del envase (por norma local), como símbolo de que el material es reciclable. El principal destino de esta materia prima postconsumo es la fabricación de fibras textiles, utilizándose en la confección de alfombras, cuerdas, cepillos y escobas, sunchos, telas para prendas de vestir como el “POLAR”, calzados, camisetas y también para artículos de escritorio, artículos de limpieza, etc. El PET reciclado no se destina a nuevos envases para bebidas o alimentos en contacto permanente.

Otra ventaja ambiental de esta resina es la reducción drástica de la energía utilizada en su transporte y transformación. Si tenemos en cuenta que basura es un residuo colocado en un lugar equivocado, el comienzo del reciclado es la separación de origen y la recolección diferenciada en el ámbito municipal, dada la responsabilidad que le cabe a los municipios de dar disposición final a los residuos urbanos (RU). Las técnicas de reciclado de esta materia prima postconsumo son fundamentalmente tres: reciclado mecánico, reciclado químico y aprovechamiento energético.


2. PET COMO MATERIAL POLIMÉRICO

No es posible seguir con el presente trabajo de investigación de reciclado de PET, sin conocer las características químicas del material, en todo caso el conocimiento de las mismas será de vital importancia en el proceso de reciclado y su ulterior aprovechamiento.

PET es su nombre comercial, es decir un acrónimo o abreviación de Poli Etilen Tereftalato, es un polímero que pertenece al grupo de los poliésteres, que pueden ser fibras o plásticos en función de su estructura cristalina y pueden ser utilizados como fibras en la industria textil y como plásticos en la fabricación de envases para diferentes usos, particularmente botellas para agua mineral o gaseosas.

2.1. Química y síntesis del PET

Los polímeros del tipo poliéster termoplástico ( figura 2.1) necesitan para su síntesis generalmente ácido tereftálico y etilenglicol, aunque el PET también puede obtenerse del dimetil tereftalato y el etilenglicol, los cuales al polimerizar en presencia de catalizadores y aditivos nos producen los distintos grados de PET ( figura 2.2)

Figura 2.1: Estructura general del grupo éster en el PET

Figura 2.2. Polietilen Tereftalato (PET)

también llamado Tereftalato de Polietileno

El método más simple para obtener PET es la ruta de la esterificación (transesterificación) del ácido tereftálico con el etilenglicol (figura 3), formando el bis-β-hidroxietil tereftalato, “monómero” que se somete a un proceso de polimerización en etapas para obtener un polímero de cadena larga.


Figura 2.3 Transesterificación Del Ácido Tereftálico con el

Etilenglicol, formando el Bis-β-Hidroxietil Tereftalato

Mientras la reacción de transesterificación tiene lugar por la eliminación de metanol como subproducto, la fase de polimerización en etapas que se realiza en alto vacío libera una molécula de etilenglicol cada vez que la cadena se alarga por una unidad repetida.

Una vez que se tiene la longitud de la cadena requerida, el PET fundido se solidifica. Esto se efectúa a través de una extrusora con dado de orificios múltiples, para obtener un espagueti que se enfría en agua. En forma semisólida es cortado en un peletizador y se obtiene un granulado.

En cuanto al PET grado botella, los pellets solidificados tienen tres factores que limitan su uso en la industria y como consecuencia se requiere de un proceso final en la fase de fabricación, dichos factores son:

◊ Es amorfo ◊ Posee alto contenido de acetaldehído ◊ Tiene bajo peso molecular

El PET de grado botella posee ventajas sobre los otros materiales de envasado como ser:

◊ Excelente transparencia ◊ No extrae ni transfiere sabores a la bebida envasada ◊ Muy buenas propiedades de barrera y resistencia química ◊ Envases Biorientados (esta disposición evita que la botella estalle al caer al piso)

En las grandes industrias manufactureras de poliéster, es usual comenzar con un compuesto llamado dimetil tereftalato. Este se hace reaccionar con etilenglicol a través de una reacción llamada transesterificación. El resultado es el bis-(2-hidroxietil)tereftalato

CAP. 2 PET COMO MATERIAL POLIMÉRICO


y metanol. Pero si calentamos el sistema de reacción a alrededor de 210 oC el metanol se evapora y este subproducto se elimina.

Figura 2.4 Eliminación del metanol

Entonces el bis-(2-hidroxietil)tereftalato se calienta hasta 270 oC, y reacciona para dar el poli etilén tereftalato y el etilenglicol como subproducto.

Figura 2.5. Síntesis final del PET

En el laboratorio, el PET se sintetiza por medio de otras reacciones. El ácido tereftálico y el etilenglicol pueden polimerizarse para sintetizar el PET cuando se calientan con un catalizador ácido. Es posible producir PET a partir de cloruro de tereftoilo y etilenglicol. Esta reacción es más fácil, pero el cloruro de tereftoilo es más costoso que el ácido tereftálico y es mucho más peligroso en su manipuleo y uso.



Figura 2.6 Síntesis de PET en laboratorio

En el mercado hay otros dos poliésteres que se relacionan con el PET. Son el poli (butilén tereftalato) (PBT) y el poli (trimetilén tereftalato). Se utilizan generalmente para fabricar el mismo tipo de productos que con el PET, en algunos casos con mejor rendimiento.

Figura 2.7 Otros poliesteres relacionados con el PET

2.2. Características y propiedades del PET

El PET tiene buenas propiedades de barrera al oxigeno y dióxido de carbono y es la fundamental razón por la que es utilizado en botellas para agua mineral y gaseosas.

El PET existe como polímero AMORFO (transparente – grado botella) y el SEMI-CRISTALINO (opaco y blanco) y esta clasificado como material termoplástico (reciclable). Generalmente tiene buena resistencia a grasas minerales, solventes y ácidos pero no a las bases.

El PET semi-cristalino tiene buena resistencia, es dúctil, buena rigidez y dureza, en cambio el PET grado amorfo tiene mejor ductilidad o capacidad de termo-deformación, con una menor rigidez y dureza.



Tabla No. 2.1

PROPIEDAD UNIDAD VALOR

Densidad g/cm3 1,34 Absorción de agua (*) % 0,16 Contracción % - Resistencia a la tensión N/mm2 55 Elongación en punta de ruptura. % 300 Temperatura de deflexión 1,86 N/mm2 ºC 70 0,45 N/mm2 ºC 72 Resistencia dieléctrica KV/cm 450

(*) % a 23 oC , 50% de humedad relativa y durante 24 horas Nombre: Poli (etilen tereftalato) Acrónimo: PET Categoría: Poliéster (termoplástico) Aplicaciones: Botellas para gaseosas y agua mineral Fibras para textiles Enseres para microondas Laminas para hornos Revestimientos de termos, etc. Procesamiento: Moldeo por compresión

Moldeo por inyección Extrusión

Moldeo por soplado Formado por vacío (termoformado) Hilado de fibras

Materiales Similares Poliamidas (PA) Poli(butilen tereftalato) PBT Poli (cloruro de vinilo) PVC Poli (etilen) PE Poli (estireno) PS Costo Plástico de alto costo (aprox. 1350 $us/TM)



2.2.1. Consideraciones ambientales

El material es muy inflamable, aunque esta propiedad puede ser reducida por la incorporación de aditivos.

Su disposición como desecho puede ser a través de incineración produciendo agua y dióxido de carbono y con energía equivalente a ½ kg de combustible.

El PET puede ser reciclado en forma de fibras para ser utilizado por la industria textil y

otras aplicaciones como se vera más adelante.



3. SELECCIÓN DEL TIPO DE TECNOLOGÍA MAS FACTIBLE DE RECICLADO DE PET

El reciclado es el proceso de los materiales, en este caso del PET, para acondicionarlos con el propósito de integrarlos nuevamente a un ciclo productivo como materia prima.

La figura 3.1 muestra un resumen de las diferentes alternativas de tecnologías aplicables en el reciclaje de PET.

Figura 3.1 Alternativas de reciclado de PET

Hay tres maneras de aprovechar los envases de PET una vez que terminó su vida útil: someterlos a un reciclaje mecánico, a un reciclaje químico o a un aprovechamiento energético empleándolos como fuente de energía.

3.1. Descripción de procesos de reciclado

3.1.1. Ciclo de vida del PET La figura 3.2 muestra en general el ciclo de vida del PET y nos ayuda a entender la gama de usos y las diferentes tecnologías de reciclaje.

PET Polietilen tereftalato DMT Tereftalato de dimetilo EG Etilenglicol

PET RESIDUO

PET CONTAMINADO

PET RECICLADO QUÍMICO

APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO

RECICLADO MECÁNICO

SOLUCIÓN DMT/PET

METANÓLISIS REACTOR

DMT + EG + METANOL

METANOL DMT/ETILENGLICOL

ETILENGLICOL DMT

DESTILACIÓN DMT PURO


Figura 3.2 Ciclo de vida del PET

3.1.2. RECICLADO MECÁNICO La técnica más utilizada en la actualidad es el reciclado mecánico. Consiste en la molienda, separación y lavado de los envases. Las escamas resultantes de este proceso se pueden destinar en forma directa, sin necesidad de volver a hacer pellets, en la fabricación de productos por inyección o extrusión. Una muestra de productos de inyección conseguidas en MADEPA con el material reciclado de nuestra planta piloto se muestran en el capítulo de conclusiones. La figura 3.3. muestra un diagrama de este proceso.

CAP. 3 SELECCIÓN DEL TIPO DE TECNOLOGÍA MAS FACTIBLE DE RECICLADO DE PET


Figura 3.3. Reciclado mecánico con mezcla de materiales

3.1.3. Reciclado químico Actualmente se están desarrollando tecnologías a escala industrial para el reciclaje químico que consiste en la separación de los componentes básicos de la resina y la síntesis de nueva materia virgen, lo cual permite ampliar la gama de materiales a reciclar y el sustancial ahorro de gas y petróleo, que son las materias básicas del PET. Existen varios procesos de reciclado químico, de los cuales los más importantes son: metanólisis, glicólisis e hidrólisis. La figura 3.5 muestra el proceso de metanólisis



Figura 3.4. Proceso de metanólisis

3.1.4. Aprovechamiento energético Dentro de las estrategias de las RRR’s, existe la alternativa de aprovechamiento energético tal cual se aplica en varios países extranjeros. El PET como ya se menciono es un polímero que esta formado sólo por átomos de carbono, oxígeno e hidrógeno, por lo cual al ser quemado produce sólo dióxido de carbono y agua (CO2 + H2O) con desprendimiento de energía. Es posible aprovechar este material como combustible en los casos donde por costos de acopio y transporte sea inviable algún otro procedimiento de reciclado, para calefacción de asilos, escuelas y otros usos como la fabricación de ladrillos, etc. Un gramo de PET libera una energía de 22075 Btu similar a la que tienen otros combustibles derivados del petróleo.

Tabla 3.1 Contenido energético

COMBUSTIBLE Btu/g Poliolefinas 43,929 Carbón 23,178 PET 22,075 Papel periódico 17,660 Basura húmeda 6,181



3.2. Metodología de selección

La metodología utilizada es por ponderación cualitativa de los diferentes criterios analizados de cada sistema de reciclado.

Tabla 3.2 Factores para la selección del tipo de reciclado

CRITERIO RECICLADO MECANICO

RECICLADO QUÍMICO

VALORACIÓN ENERGÉTICA

Inversión Baja Alta No hay Tecnología Accesible Alta (accesible solo

Europa) No hay

Costos operativos Bajo Muy alto Muy bajo Uso del producto Materia prima Resina virgen No aplica Contaminación ambiental del proceso

Sin contaminación Sin contaminación Sin contaminación

Generador de fuentes de trabajo

Alto Mediano Bajo

El producto Exportable (100%) Exportable (100%) No Aplica

3.3. Criterios de selección

3.3.1. Criterio técnico

◊ Desde el punto de vista técnico, podemos decir que las plantas de reciclado mecánico requieren inversiones moderadas (menores a 500 000 $us), en cambio las del reciclaje químico requieren inversiones mayores a los 2 millones de dólares.

◊ La tecnología de reciclado mecánico es accesible en nuestro medio, tal como pudimos demostrar en el presente proyecto, construyendo una planta piloto para los procesos de lavado y secado.

◊ De la figura 3.1 se puede deducir que el camino de reciclado químico es complejo y requiere tecnología petroquímica a la cual no tenemos acceso en Bolivia.

3.3.2. Criterio ambiental

◊ El proceso de reciclado mecánico del PET no conlleva contaminación del medio ambiente, con el tratamiento de los efluentes líquidos del proceso se llega a controlar el proceso ambientalmente.



3.3.3. Criterio económico

◊ El reciclado mecánico de PET genera un producto de mayor valor agregado y es materia prima para la producción de productos de uso final, generando fuentes de trabajo en toda la cadena de reciclado.

3.3.4. Criterio de mercado

◊ Una de las razones fundamentales para la selección del reciclado mecánico,

como alternativa viable para la recuperación de este material, es que existe mercado para el material molido y limpio de este material, como insumo o materia prima para producir otros artículos de uso final como ya se ha mencionado. Los mercados asiáticos actualmente compran todo lo que se produzca de este material.

Ponemos como ejemplo el caso de la Argentina, como evidencia de lo que se esta haciendo sobre el tema en Latinoamérica.

RECICLADO MECANICO DE PET EN ARGENTINA Tabla 3.3 Reciclado histórico de PET en Argentina

Año PET reciclado

(en TM) Envases

(en Millones) PET Virgen

(en TM) Porcentaje

Recuperado (%)1997 780 18 70.000 1,11 1998 2.700 61 90.000 3,00 1999 3.500 80 105.000 3,33 2000 6.600 150 130.000 5,00 2001 8.580 200 145.000 5.91 2002 10.250 238 115.00 8.91

Es evidente que hay un crecimiento del porcentaje recuperado, pero también es evidente que éste actualmente no es muy alto (8.91% el 2002)

3.4. Justificación de la elección

Las alternativas mostradas en la figura 3.1 evidencian de que en todo Latinoamérica no existe el proceso de reciclado químico y todos han apostado por el reciclado mecánico y la valoración energética del PET, los argumentos técnicos, ambientales, económicos y de mercado nos permiten justificar la elección de sistema de RECICLADO MECÁNICO para el presente proyecto.



4. PARTE TEÓRICA DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA

4.1. Fundamento teórico

El proceso de reciclaje mecánico es fundamentalmente el mismo para los distintos plásticos. Consiste en la separación y/o selección, limpieza y en algunos casos todavía el peletizado, aunque el moldeado por inyección, por compresión o termoformación puede realizarse con el material limpio picado.

La fabricación de manufacturado con polímeros reciclados (estructura base de los plásticos) no requiere adiciones significativas en la fabricación, mientras elimina todo el ciclo de extracción, refinado y producción de los mismos polímeros que es la parte ecológicamente más "gravosa" para el ambiente sobre todo desde el punto de vista del consumo de energía. La industria se queja de la "escasa calidad de la materia segunda" en el campo del plástico. Es indudable que el reciclaje del plástico se ve fuertemente condicionado por la calidad y la "contaminación" de los materiales recuperados (1) Pero si es que se pone en consideración que primeramente la mayoría de los plásticos vienen del petróleo, un recurso claramente no renovable el cual es cada día más costoso y por otro lado de que el reciclado químico es bastante caro y no siempre estará al alcance de la economía de varios países. Es por estas razones que el reciclado mecánico es la mejor alternativa para este propósito. No obstante, el problema básico es que los plásticos son muy distintos entre sí y mezclarlos da lugar a una debilitación estructural, debido principalmente a la diferencia entre estructuras y familias de polímeros existentes hasta ahora, y al problema de usar o no agentes compatibilizantes los cuales ayudan a mejorar la miscibilidad de las diferentes clases de polímeros, pero que por otro lado, contaminan mas el reciclado, por lo tanto se requiere perfeccionar la selección preliminar y la fase que sigue a la recogida debe proporcionar material lo menos mezclado posible. Entonces una vez definido el sistema a seguir se detallan los pasos que conforman dicho proceso.


4.2. Partes del proceso

4.2.1. Acopio de material

El acopio es simplemente la recolección del material ya sea en puntos fijos o en recorridos que se puedan hacer en busca del material, es importante además puntualizar que un buen sistema de acopio garantizará un buen suministro de materia prima para el resto de los procesos, no debiendo existir cortes de materia prima. Puede entonces contarse con un sistema de proveedores, puntos de acopio o agentes de recolección. En este punto es importante aclarar que la conformación de microempresas de recolección es fundamental porque se proporciona una fuente de trabajo a muchas personas, se obtiene material clasificado a bajo precio y se estimula la actitud del consumidor de refrescos para clasificar sus desechos.

4.2.2. Pacado

Es común que en las grandes empresas de reciclado el material se compacte para reducir su volumen y así facilitar su transporte y almacenamiento.

Generalmente las dimensiones de éstos bloques o como generalmente se las denomina “pacas” o “balas” de PET es de 153 x 130 x 85 cm, (figura 4.1) donde cada una podría alcanzar un peso de 200 a 600 kg (2), según el grado de compactación o la eficiencia del prensado.

No obstante, el PET debido a su elevada recuperación elástico-plástica, es difícil de prensar.

Cuando se realiza este proceso, las “pacas” deben ser posteriormente abiertas y picadas tal como llegan a la planta, es decir con tapas y etiquetas, que es una alternativa en el proceso.

Sin embargo, cuando a la planta llegan botellas sueltas, si bien el volumen ocupado es mucho mayor, la posibilidad de realizar el desetiquetado y destapado permiten obtener un producto más fácil de tratar constituyéndose en la segunda alternativa del proceso.

CAP. 4 PARTE TEÓRICA DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA


Figura 4.1 Bloques compactados

Fuente: Instituto Mexicano Del Plástico Industrial (2)

4.2.3. Reducción de tamaño

La reducción de tamaño no es otra cosa que el picado (molido) del material recolectado, cuyo principal objetivo es facilitar la siguiente operación dentro el proceso de reciclado, el cual puede ser la separación de los diferentes tipos de polímetros del material (si es que éste ha sido compactado) y la limpieza del material picado.

Para la reducción de tamaño existen diversos tipos de tecnología según el tamaño al cual se quiera llegar, por ejemplo para el caso del PET puede llegarse a obtener hojuelas de media, un cuarto de pulgada o finalmente polvo, según el diseño y el tipo de molino del que se disponga (figura 4.2).

Es necesario hacer notar que si es que se quiere llegar a obtener un material mas uniforme respecto al tamaño y mucho mas fino se debe considerar que cuanto mas se reduce el tamaño también se reduce la eficiencia y la producción de salida del equipo. Mientras que con altos volúmenes de salida el tamaño será relativamente mucho mayor.



Figura 4.2 Esquema y forma de un molino convencional para PET

Fuente: EUROTECHNO S.A., equipos para reciclado de PET (3)

Hoy en día existe tecnología para procesar y reducir material PET hasta polvo fino usando cámaras criogénicas a partir de nitrógeno líquido, donde el nitrógeno líquido fragiliza considerablemente el material lográndose obtener material fino.

Este tipo de tecnología como es de suponerse es bastante costosa, su mayor empleo es para el control de calidad en productos específicos como por ejemplo el control de niveles de acetaldehído en preformas para el soplado de botellas.

En general, el tamaño adecuado para los flakes de PET, de acuerdo a las necesidades del mercado es entre ½ pulg. y ¼ pulg.

4.2.4. Separación

La separación tiene por finalidad liberar al plástico de interés (en nuestro caso PET) de diferentes tipos de materiales especialmente de los otros tipos de polímeros que estén acompañando al material de interés y también de metales, algunas veces vidrio o papel. La importancia de la separación radica en que si existiesen otros materiales presentes, éstos podrían perjudicar el proceso de reciclaje o directamente empeorar la calidad del producto final. Es decir, por ejemplo, si existiesen partículas metálicas u otros materiales afectan directamente la calidad del producto, o si es que existiesen familias de polímeros inmiscibles juntas, las unas crearan fases dentro las otras o finalmente durante el procesado puede existir una degradación o quemado de alguna de las especies mientras se intenta fluidizar a la otra.



Hay otros métodos de separación automatizada basados en las diferencias de gravedad específica, difracción de rayos x y disolución en solventes. Esto debido a que los métodos de separación pueden ser clasificados en separación macro, micro y molecular.

La macro separación se hace sobre la materia prima completa (botellas desechadas) usando el reconocimiento óptico del color o la forma (Figura 4.3). La separación manual, que incluye el proceso de destapado y desetiquetado, se incluye dentro de esta categoría, siendo esta etapa la que mayor mano de obra necesita.

Figura 4.3 Cinta de transportación para clasificación y separación

Fuente: NAVARINI, Tecnología y equipos para reciclado de PET (4)

La micro separación puede hacerse por una propiedad física específica como el tamaño, peso, densidad, etc. Por otra parte la separación molecular, añade Bruce A. Hegberg, (5) "involucra procesar el plástico por disolución del mismo y luego separar los plásticos basados en la temperatura". Otra alternativa es la de tener sistemas de flotación cuando se reducen de tamaño todas las especies a la vez, es decir se puede contar con sistemas de flotación, ya sean éstas equipos Sink and Float a burbujeo o simplemente tinas de flotación vibradoras con bandas transportadoras como las que se muestran en las figuras 4.4 y 4.5. En estas tinas, el PET con una densidad mayor cae al fondo y es recogido por un tornillo sinfín que lo transporta a la siguiente etapa. El otro material que flota es recogido por unas paletas que arrastran desde la superficie el material hacia otra etapa.



Figura 4.4 Tambores con paletas para flotación de poliolefinas


Figura 4.5 Tina de flotación con ciclón


Algunos autores como Caroline Rennie (5) mencionan que la separación es tan difícil que han tenido que desarrollarse algunos sistemas automatizados, además del manual, siendo uno de estos sistemas automatizados el de las máquinas foto-ópticas las cuales reconocen formas y transparencia.

Es obvio que mientras más específico sea el método de separación mayor será la inversión que involucre el mismo, pero al mismo tiempo el aprovechamiento de recursos será más eficiente.



4.2.5. Limpieza

Los flakes de PET están generalmente contaminados con comida, papel, piedras, polvo, aceite, solventes y en algunos casos pegamento. De ahí que tienen que ser primero limpiados en un baño que garantice la eliminación de contaminantes.

El uso de hidrociclones (figura 4.6) cuando el desecho plástico está muy contaminado es una alternativa, el plástico contaminado es removido al ser ligero ya que flota en la superficie donde es expulsado. Los contaminantes caen al fondo y se descargan. Después del proceso de limpieza, los plásticos se llaman hojuelas limpias o granulado limpio.

Figura 4.6 Hidrociclón para separación de diferentes materiales


El uso de detergentes esta limitado por la cuestión ambiental debido a que los efluentes del proceso o procesos de lavado deben ser tratados para que puedan ser reutilizados nuevamente en el ciclo de lavado. En segundo lugar, es necesario encontrar un adecuado sistema de purificación de las aguas residuales para no contaminar ni dañar el entorno en el cual se desarrolla el proceso de reciclado.

El uso de soda cáustica para el proceso de lavado es adecuado por las bajas concentraciones necesarias y porque la soda cáustica remanente en disolución se puede reutilizar para otros lavados, simplemente reponiendo la que se pierde en el proceso de lavado.

Sobre este punto ya existen tecnologías y sistemas de recuperación y tratamiento de aguas residuales de procesos de lavado de materiales contaminados que están disponibles.



4.2.6. Secado

Posterior al ciclo de lavado sigue un proceso de secado el cual debe eliminar el remanente de humedad del material, para que pueda ser comercializado y posteriormente procesado. Pueden usarse secadores centrifugados, es decir tambores especialmente diseñados para extraer la humedad por las paredes externas del equipo, (figura 4.7). O también pueden utilizarse secadores de aire, ya sea caliente o frío, que circulando por entre el material picado, eliminen la humedad hasta límites permisibles.

Figura 4.7 Secador centrifugador


Varios otros sistemas se han desarrollado para este proceso, dentro los cuales también están los de procesos simultáneos, los cuales combinan directamente los dos de los anteriormente mencionados. Es decir, sistemas que pueden al mismo tiempo operar como centrífugas con aire en contracorriente. Procesos que combinan el molido y el lavado o el lavado y el secado, también son posibles y constituyen alternativas del proceso. Figuras 4.8 y 4.9



Figura 4.8 Línea de lavado secado centrifugado


Figura 4.9 Línea de lavado y secado

Fuente: EUROTECHNO S.A., equipos para reciclado de PET (3) En los casos que se requiera extrema sequedad pueden usarse secaderos térmicos de doble lecho fluido con aire atemperado a 120 hasta 180 ºC (figura 4.10). (5), durante periodos de entre 2, 4 a 6 horas dependiendo de la capacidad y diseño de los equipos



Figura 4.10. Secador industrial de lecho fluidizado

Fuente: SELENIS, GLOBAL PET (5)

4.2.7. Peletizado

El granulado limpio y seco puede ser ya vendido o puede convertirse en "pellet". Para esto, el granulado debe fundirse y pasarse a través de un cabezal para tomar la forma de espagueti al enfriarse en un baño de agua.

La extrusión puede clasificarse como un proceso continuo, en el cual en todo instante de trabajo normal de un equipo de extrusión se obtiene producto invariable y constante en cualquier punto de su longitud.

Durante la transformación, la resina alimentada es reblandecida por acción de la temperatura que proviene generalmente de resistencias eléctricas y por la fricción de un elemento giratorio denominado husillo (Figuras 4.11 y 4.12).

En este estado de “fusión” el plástico es forzado e impulsado a salir bajo presión a través de una matriz metálica que le confiere forma definida y sección transversal constante, esta matriz denominada “dado” es la que le da la forma útil al producto para que finalmente éste sea enfriado, favoreciendo su solidificación y confiriéndole estabilidad, evitando así deformaciones posteriores. Una vez frío es cortado en pedazos pequeños llamados "pellets".



Figura 4.11 Extrusor para PET


Figura 4.12 Extrusor para PET


Anteriormente el proceso de extrusión cerraba el proceso de reciclado, quedando los pellets como producto final, pero con el tiempo la tecnología que puede incorporar directamente las hojuelas o flakes de PET directamente ha hecho que este paso solo se



utilice para la fabricación de fibras, filamentos (figura 4.13) y en algunos casos película para termoformado.

Figura 4.13 Equipo para monofilamento


Por esta razón en los procesos convencionales ya no es necesario llegar al peletizado, sino directamente a los flakes, limpios y sin degradar.

4.3. Diagramas de flujo

4.3.1. Diagramas de flujo de las operaciones unitarias.

En este acápite se incluyen diagramas de flujo para dos alternativas de procesamiento que muestran las operaciones unitarias en un orden lógico.



4.3.1.1. Alternativa No 1



4.3.1.2. Alternativa No 2



4.4. Balances de masa y energía, globales y para cada operación unitaria 4.4.1. Recepción e inspección

En esta operación se recibe el material de los proveedores y se realiza una inspección

para determinar si el material es adecuado para el proceso de reciclaje. Esta inspección no es

totalmente exhaustiva y solo pretende determinar la calidad general del material ofrecido por

los proveedores. Si la inspección da el visto bueno, el material se pesa y pasa al almacén de

materia prima y se ordena el pago del material al proveedor.

El diagrama de flujo detallado de esta parte del proceso se muestra en la figura 4.14.

Figura 4.14 Operación Unitaria Recepción de Material



Una forma de control de la materia prima entrante se puede realizar mediante la

siguiente tabla.

Tabla No 4.1. Control de entrada de materia prima

No Fecha Cantidad (kg)

Costo unitario (Bs./kg)

Costo Total (Bs.)

1 01/09/04 1,500 0.80 1,200.00

2 ... ... ... ...

3 ...

En esta parte del proceso se obtiene los datos de entrada de materia prima al proceso mediante el pesado y por lo tanto no es necesario un balance de materia o uno de energía. El resultado de las entradas constituye el dato inicial del balance.

4.4.2. Separación

Las botellas tienen diferentes materiales en su presentación, la botella misma que es de PET, la tapa y el anillo de seguridad de PP y la etiqueta de LDPE. Se ha determinado experimentalmente que estos materiales guardan una relación de 5.20 % de PP, 4.02% de LDPE y 90.78% de PET, es por eso necesario separar los diferentes tipos de materiales.




Figura 4.15 Operación unitaria: desetiquetado y destapado

El balance de masa para esta fase se puede expresar mediante las siguientes ecuaciones.

m1 = m2 + m3 + m4

m2 = 0.9078 * m1

m3 = 0.0520 * m1

m4 = 0.0402 * m1



La Tabla 4.2 refleja estos datos.

Tabla 4.2. Operación unitaria: desetiquetado y destapado

Entradas (kg)

Materia prima1 m1

Botellas completas y sucias 1,000.00

Total 1,000.00

Salidas

Producto 1 m2

Botellas sucias solo PET 907.80

Subproducto 1 m3

Tapas y anillos de seguridad de PP

52.00

Subproducto 2 m4

Etiquetas de LDPE 40.20

Total 1,000.00

En esta operación no debería haber pérdidas ya que es una operación totalmente mecánica y manual.


La reducción de tamaño es la operación unitaria más importante del proceso.

Al molino entran las botellas sucias de PET y son reducidas de tamaño hasta un tamaño de entre 1.27 *10-2 m (1/2 pulg.) y 0.635 * 10-2 m (1/4 pulg).

En este proceso se producen perdidas por producción de material fino (polvos) de aproximadamente el 2% como máximo. La bibliografía muestra este dato (6), pero además ha sido determinado experimentalmente y se ha ratificado durante las pruebas de molienda efectuadas.




Figura 4.16: Operación unitaria: Reducción de tamaño

El balance de masa para esta fase se pude expresar mediante las siguientes ecuaciones.

m2 = m5 + m6 m6 = 0.02 * m2 m2 = m5 + 0.02 * m2 m2 * (1 - 0.02) = m5 m5 = 889.64 kg m6 = 18.16 kg

La Tabla 4.3 refleja estos datos.



Tabla 4.3 operación unitaria: reducción de tamaño

Entradas (kg)

Materia prima m2 Botellas sucias solo PET 907.80

Total 907.80

Salidas

Producto m5 Flakes PET sucios 889.64

Residuo 1 m6 Material fino + pérdidas 18.16

Total 907.80

4.4.4. Lavado de material

El proceso de lavado determina la calidad del producto final. En esta operación el insumo más importante es el agua, que por aspectos ambientales debe ser reciclada para un uso continuo y solo debe reemplazarse la cantidad normal de pérdida. Dependiendo del origen del material, también será necesario usar soda cáustica para asegurar un lavado eficiente y eficaz. Se considera apropiado un valor de concentración de soda cáustica del 0.5% ( ), una relación de material sólido (flakes de PET) a agua de 1/12 (determinación experimental), hasta un 5% de pérdida de agua en el proceso de reciclaje de agua debido principalmente a procesos de transporte del agua (determinación experimental) y 2% de pérdida de material sólido como material fino (6). El gasto de soda cáustica es de 0.02% (determinación experimental) respecto de la cantidad inicial del 0.5%. El material contaminante es aproximadamente un 0.3% (determinación experimental) del material seco introducido a esta operación.




Figura 4.17: Operación unitaria: lavado

El balance de masa para esta fase se pude expresar mediante las siguientes ecuaciones. Teniendo en cuenta que la relación de pesos entre agua y de PET de 12 / 1

En el sistema

m7 + m5 = m8 + m9

m7 = 12 m5

m7 = 12*889.64 =10 675.68 kg

m8 = m5*(0.977) + m7*(0.02)



m8 = 889.64*(0.977) + 10 675.68*(0.02)

m8 = 1 082.69 Kg

m9 = (m7 – 0.02*m7) +0.003*m5 +0.02*m5

m9 = (10 675.68 – 0.02*10 675.68) +0.003*889.64 +0.02*889.64

m9 = 10 462.17 + 20.46

m9 = 10 482.63 kg

m10 = 0.05 * m9

m10 = 0.05 * 10 482.63

m10 = 524.13 kg

m11 = 0.95 * m9

m11 = 0.95 * 10 482.63

m11 = 9 958.50 kg

la reposición de la disolución lavadora será:

m12 = m7 – m11

m12 = 10 675.68 - 9 958.50

m12 = 717.18 kg

mNaOH = 0.005*m10

mNaOH = 0.005 * 717.18

mNaOH = 3.59 kg

mH2O = 0.995*m10

mH2O = 0.995*717.18

mH2O = 713.59 kg



Las Tablas 4.4 y 4.5 resumen estos datos.

Tabla 4.4. Operación unitaria: lavado

Tabla 4.5 Operación Unitaria: Tratamiento De Aguas

Entradas (kg)

Residuos líquidos m9

Aguas de lavado 10 482.63

Total 10 482.63

Salidas

Residuos m10 Lodos para desecho

524.13

Residuo liquido m11

Solución para lavado

9 958.50

Total 10 482.63

Entradas (kg)

Materia prima m5 Flakes de PET sucios 889.64

Insumo m7 Solución lavadora 10 675.68

Total 11 565.32

Salidas

Producto m8 Flakes de PET limpios húmedos

1 082.69

Subproducto de lavado m11

Disolución recirculada limpia 9 958.50

Residuos m10 Lodos para desecho 524.13

Total 11 565.32



El efluente m10 de lodos para desecho está básicamente constituido por agua ya que los sólidos en suspensión constituyen solamente 2% de material como material fino, es decir 17.79 kg y 0.3% del material seco introducido como contaminantes, es decir 2.67 kg.

Tabla 4.6 Composición de lodos

Entradas (kg)

Residuos m10 Lodos para desecho 524.13

Total 524.13

Salidas

Agua 503.67

Sólidos finos de PET Sólidos en suspensión 17.79

Sólidos como contaminantes

Sólidos en suspensión 2.67

Total 524.13

4.4.5. Enjuague

Durante el ciclo de enjuague se mantiene la relación de 12 a 1, de agua a PET. Se ha determinado experimentalmente que el PET retiene un 2% de la cantidad de agua en el proceso de lavado-enjuague. La figura 4.18 muestra el diagrama de flujo.



Figura 4.18 Operación unitaria: Enjuague

El balance de masa para esta fase se puede expresar mediante las siguientes ecuaciones.

m8 = m14 = 1 082.69

m15 = 12 * 869.178

m15 = 10 430.14 kg

Entonces en el enjuague existe solo una cantidad de agua que recircula continuamente por el sistema y se asume que no hay pérdidas de material ni agua en el sistema cerrado.



Tabla 4.7 Operación Unitaria: Enjuague

Entradas (kg)

Materia prima m8 PET Flake lavado 1 082.69

Insumo m15 Agua recirculada para enjuague

10 430.14

Total 11 512.83

Salidas

Producto m14 PET flake limpio pero húmedo

1 082.69

Subproducto líquido m15

Agua de enjuague para recirculación

10 430.14

Total 11 512.83

4.4.6. Secado

Durante el secado el material tiene que perder la humedad superficial que adquiere durante el proceso anterior de enjuague, para calcular la masa de aire que se necesita se procede de la siguiente manera:

Suponiendo por ejemplo una humedad del ambiente del 20% a 20 ºC, por cada metro cúbico de aire se tiene:

RTmMVP OHOHaireV 22 =

RTMVP

m OHaireVOH

22 =

Según tablas la presión de vapor del agua a la temperatura de 20 ºC es de 17,54 mmHg



RTMVP

m OHaireVOH

20

2 =

gx

xxm OH 628,172934.62

18100054,172 ==

kgm OH 017628.02 = Tomado en cuenta la humedad del ambiente

RTMVP

m OHaireVOH

20

2ϕ

=

gx

xxxm OH 453,32934.62

1810002,054,172 ==

kgm OH 003453.02 =

La masa de agua extraíble o que se puede evaporar por m3 de aire introducido será: 17,628 [g] – 3.453 [g] = 13.815 [g] = 0.013815 [kg]

El diagrama de flujo de la operación se muestra en la figura 4.19

Figura 4.19: Operación unitaria:Secado



Sabiendo la cantidad de agua m18 que debe eliminarse de PET y conociendo que este contiene el 2% del agua del proceso anterior (enjuague):

m18(PET SECO) = 869.18 kg

mH2O = 1082.69 – 869.18 = 213.51 kg agua

kgPETambienteairem

OgHambienteairemx

kgPETOkgH )(78.17

013815.0)(1

18.86951.213 3

2

32 =

===

=

lg

xx

RTMP

Vm aire

AIRE 78,02934.6229495ρ

[ ] [ ]

kgPETAIREKg

kgPETAIREg

lgx

airemairelitrosx

kgPETambienteairem 869.131386978.0

)(1)(1000)(78.17 3

3

==

Si se multiplica esta cantidad por la cantidad de PET que es necesario secar se llega a:

[ ] [ ]airekgkgPET

AIREKgkgPETx 14.12054869.1318.869 =

m16 = 12 054.14 kg (aire)

finalmente se llega a

m14 +m16 = m17 + m18

m17 = m14 + m16 – m18

m17 = 1082.69 + 12 054.14 – 869.18

m17 = 12 267.65 kg

m17 = 12 267.65 kg (aire saturado con vapor de agua)



La siguiente tabla engloba el proceso de secado

Tabla 4.8 Operación unitaria: secado

Entradas (kg)

Materia prima m14 PET Flake lavado húmedo 1082.69

Insumo m16 aire tomado del ambiente 12 054.14

Total 13 136.83

Salidas

Producto m18 PET flake limpio y seco listo para venta

869.18

Subproducto m17 aire saturado con vapor de agua

12 267.65

Total 13 136.83

4.4.7. Balance global

El Diagrama de flujo global de todo el proceso de reciclaje se muestra en la figura 4.20



Figura 4.20: Balance global del proceso

Para el balance global

m1 = Botellas completas y sucias

m7 = Disolución lavadora



m12 = Reposición solución lavadora

m16 = Aire tomado del ambiente

m18 = PET limpio y seco

m3 = Tapas y anillos de seguridad de PP

m4 = Etiquetas de LDPE

m6 = Material fino + pérdidas

m10 = Lodos

m1 + m12 + m16 = m3 + m4 + m6 + m10 + m17 +m18

Tabla 4.9. Balance másico global

Entradas (kg)

Materia prima 1 m1 Botellas completas y sucias 1 000.00

Insumo m12 Reposición de solución lavadora 717.18

Insumo m16 Aire del ambiente 12 054.14

Total 13 771.32

Salidas

Producto m18 PET flake limpio y seco listo para venta

869.18

Subproducto m17 Aire saturado con vapor de agua 12 267.65

Residuo 1 m6 Material fino + pérdidas 18.16

Residuos m10 Lodos 524.13

Subproducto 1 m3 Tapas y anillos de seguridad de PP 52.00

Subproducto 2 m4 Etiquetas de LDPE 40.20

Total 13 771.32



4.5. Balance Energético

Para cada operación unitaria los balances energéticos se pueden expresar de la siguiente manera:

4.5.1. Recepción e inspección

Ésta operación no requiere de equipos u otros elementos que no sean los humanos, así que no es necesario un balance energético.

4.5.2. Separación Ésta operación, al igual que la anterior, no requiere de equipos u otros elementos que no sean los humanos, esto por haber decidido en la selección de tecnología mas factible la separación manual y no al automatizada.


La energía requerida se define por el consumo del motor de los equipos utilizados para tal fin, los molinos de los que se tienen referencias tiene una potencia que oscila entre los 35 KW (50 HP) hasta 110 KW (150 HP) en este caso el molino de referencia tiene una capacidad de 200 a 230 kg / h y una potencia de 45KW.

horaskgPET

hkgPETx 539.4200

180.907 =

la energía requerida para tal motivo será entonces:

E = Pt

E1 = 45 KW x 4.539 h E1= 204.25 KW-h E1 = 499.29 KW-h x 3,600 kjoules / 1 KW-h E1 = 735 318.00 k joules

4.5.4. Lavado de material

Los lavadores comerciales oscilan entre una potencia de 7.5 KW para los centrifugados y 55 KW para los con sistema de limpieza a fricción, en nuestro caso el lavador NAVANINI posee los siguiente datos técnicos:



Potencia instalada 75 [kW] Longitud / Ancho / Altura 3000 /1850 / 1830 [mm] Producción (depende del material) 800-1500 [kg/h], hasta 2000–2500 [kg/h] material rígido

.

El tiempo que requiere para lavar nuestro material será

horaskgPET

hkgPETx 112.1800

164.889 =

E = Pt E2 = 75 KW x 1.112 h

E2 = 83.404 KW-h E2 = 300 253.50 k joules

4.5.5. Enjuagado

En este caso se considera que el mismo equipo es el que realiza ambos procesos, sin embargo el enjuague se hace mucho más rápido que el lavado en una relación de 10:1, por lo tanto el tiempo del proceso será:

0.11 082.69 0.13533800

hkgPETx horaskgPET

=

E = Pt

E3 = 75 KW x 0.13533 h E3 = 10.15 KW-h

E3 = 36 540.79 k joules

4.5.6. Secado

Los secadores comerciales usan dos tipos de tecnologías para secar el material: en frío (centrifugado) o en caliente (calentando aire para secar con gas o diesel).

Se analizará el caso de una centrífuga dinámica cuyos datos técnicos se dan a continuación:

Potencia instalada 75 [kW] Longitud / Ancho/ Altura 3000 /1850 / 1830 [mm] Producción (depende del material)

800-1500 [kg/h] películas, 2000–2500 [kg/h] material rígido

Este tipo de diseño permite realizar el lavado y secado dentro el mismo equipo para nuestro caso, 869.18 kg de material requiere un tiempo:

hkgPET

hxkgPETo

o 086.1800

118.869sec

sec =



E = Pt E4 = 75 KW x 1.086h

E4 = 81.45 KW-h E4 = 293 220.00 k joules

La energía total consumida es:

Et = E1 + E2 + E3 + E4

Et = (735 318.00 + 300 253.5 + 365 407.88 + 293 220.00)kjoule

Et = 1 694 199.38 Kjoule

Tabla 4.10 Balance global de energía

PROCESO ENERGIA REQUERIDA (kJ) Recoleccion 0 Separación 0 Molido 735 318.00 Lavado 300 253.50 Enjuagado 36 540.79 Secado 293 220.00 Total 1 365 332.29

Entonces la energía total que debe suministrarse al proceso es 1 365 332.29 kjoules o su equivalente en energía eléctrica de 359.29 KW-h

4.6. Indicadores de eficiencia

4.6.1. Consumos específicos teóricos de producción por unidad de producto (agua, energía, materia prima, etc)

La eficiencia del proceso en total nos da que en el peor de los casos por cada 1000 kilogramos de PET en botellas se producen 869.18 kg de PET limpio y seco listo para la venta, por lo que el rendimiento másico del proceso es entonces del 86.92 %.

Es decir que para producir 1000 kilogramos de producto se requiere alimentar al ciclo con 1 150.48 kilogramos de materia prima en botellas sucias.

De igual modo para producir 1000 kilogramos de PET se requieren

lavadoraventa

lavadoraventa solucionkg

PETkgsolucionkg

PETkg )(12.825)(18.869

)(18.717)(1000 =



De dicha solución

4.12 kg son de NaOH

y 821 kg son de agua

De igual modo para producir 869.18 kg PET seco y limpio se requirieron en total

Et = 1 365 332.29 Kjoule

1365332.29 1000 1570828.01869.18venta

venta

kjoulekgPET x kjoulekgPET

=

1 570 828.01 k joules (o un equivalente en energía eléctrica a 413.37 KW-h)

4.6.2. Indicadores teóricos de generación de residuos por unidad de producto

El agua de lavado del material es un tipo de residuo contaminante ya que posee todos los agentes nocivos que este pudo haber adquirido durante su permanencia en la basura, o en los depósitos de cualquier planta de acopio.

Tabla 4.11

Residuos Denominación Cantidad (Kg/1000Kg

PET venta)

Lodos residuales m10 Lodos para desecho 524.13

Agua 503.67

Sólidos finos de PET Sólidos en suspensión 17.79

Sólidos como contaminantes Sólidos en suspensión 2.67

Según Eurotecno (3) los sólidos contaminantes en suspensión, dependiendo de cómo se realice la recolección y del lugar de la misma, se puede esperar también los compuestos de la tabla siguiente.



Tabla 4.12 Contaminantes probables

CONCEPTO UNIDAD VALOR METODO PVC* PPM 10/15 PPM ASTM D5991-96 PEHD PPM 5/7 PPM ASTM D5577-94

APDO. 8,3,1 PAPEL PPM 3/5 PPM ASTM D5577-94

APDO. 8,3,1 ALUMINIO** PPM 2/3 PPM ASTM D5577-94

APDO. 8,3,1 COLA PPM 0/2 PPM

QUIMICOS Y MINERALES

% 0,03/ 0,01 UNIVERSIDAD E.U. TERRASSA-BCN

*Con detector de PVC **Según sistema elegido por la separación de materiales férricos y no férricos.



5. DESARROLLO DEL PROYECTO A NIVEL PILOTO/ INDUSTRIAL

Una vez seleccionado el proceso de reciclado mecánico como el más optimo y factible dadas las condiciones tecnológicas de nuestro medio y otras razones, tal como se ha explicado y justificado con anterioridad, a continuación mostraremos el diseño y la investigación experimental de las operaciones unitarias fundamentales del proceso de reciclado mecánico de PET, cuyos resultados y parámetros de operación son la base para realizar el escalamiento a nivel industrial y plantear el proyecto de factibilidad de RECICLADO DE PET EN BOLIVIA

En la actualidad existen varios caminos para el recuperado de botellas de PET, donde la diferencia básica es la tecnología, algunos de ellos ahorran pasos para reducir costos, realizando dos operaciones en uno, otros más completos son sistemas que permiten la recuperación de Botella a Botella, que en la mayoría de los casos están patentados y no se dispone de la información suficiente para adoptar estas tecnologías como modelo de experimentación.

Después de una profunda investigación de las tecnologías disponibles en el ámbito mundial se ha diseñado un proceso de fácil acceso tecnológico en nuestro medio y que permitirá su reproducibilidad a escala industrial.

5.1. Descripción del proceso

Los factores que se han tomado en cuenta para el diseño del proceso experimental fueron: ◊ Grado de contaminación de las botellas ◊ Nivel de calidad y granulometría deseada ◊ Acceso a la tecnología de construcción de los equipos Las operaciones unitarias fundamentales del proceso de reciclado tal como se muestra en el DIAGRAMA DE FLUJO son: ◊ Sistema de molienda ◊ Sistema de decantación ◊ Sistema de lavado y secado

5.1.1. Sistema de acopio

Por el gran volumen que representan la botellas, el sistema de acopio de las mismas representa un gran problema que afecta directamente los costos operativos del proceso de reciclado, por una parte incrementando la inversión por la necesidad de mayor espacio para el almacenamiento de las botellas y por otra el costo de transporte que demandaría el traslado de las botellas desde los centros de recolección (basurales, domicilios, botaderos municipales, etc) hasta la planta de reciclado. Para resolver este problema se recomienda tener un molino móvil armado en un vehículo, de manera que


los centros de acopio, manejados por microempresas en cada barrio, permitan el molido (reducción de volumen) de las botellas reduciendo considerablemente los costos mencionados.

Este sistema se esta utilizando en el Perú con gran éxito, una de las razones de su éxito es que permite que las amas de casa puedan vender sus botellas a las microempresas en cada barrio y generar un ingreso en función de su consumo de gaseosas y otras bebidas que utilicen botellas de PET. Otra ventaja importante de este sistema es que las botellas en su mayor parte no llegan hasta los basurales y/o botaderos municipales, por tanto su grado de contaminación es menor y puede monetizarse a un mejor precio.

5.1.2. Sistema de molienda

Esta operación viene a ser la más importante del ciclo de reciclado, por que determina el tamaño del producto final (hojuelas) y puede ser realizado en uno o dos pasos, de acuerdo al tamaño deseado. El proceso de un solo paso se realiza con un solo molino y el de dos pasos con dos molinos en serie. La selección de uno u otro proceso, es cuestión de la relación de mejor costo - beneficio y de las exigencias del mercado. Para nuestro caso, por especificaciones del mercado, el tamaño de las hojuelas a producir en el proceso de molienda serán como máximo ½”, producidas en una sola pasada, es decir con un solo molino (referencia empresa TOMAS MORO del PERU). La productividad y la eficiencia del proceso de lavado y secado, se ven también afectadas por el tamaño de las hojuelas (flakes) del proceso de molienda, tal como ocurre con el proceso de molienda.

◊ La operación de molienda es afectada en su productividad, se sabe que con un molino de 45 – 50 HP el rendimiento es de 500 kg/h para hojuelas de 1” y de 200 kg/h para hojuelas de ¼”.

◊ En el caso de lavado también es más eficiente el proceso para partículas grandes, esto por la menor adherencia entre las hojuelas, permitiendo un lavado eficiente con mayor productividad.

◊ Lo propio ocurre en el proceso de secado, mejora la eficiencia con partículas más grandes, esto es por que cuanto más pequeñas son las hojuelas más agua retienen y requiere mas energía para secarlas.

Por las consideraciones anteriores, nuestro diseño experimental fue adecuado para tener hojuelas de un tamaño máximo de ½”.

5.1.3. Sistema de decantación

Esta operación elemental se justifica cuando la molienda se ha realizado a partir de las botellas con sus tapas de POLIPROPILENO (PP) O POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (PEAD) (reduce la mano de obra de tener que separar manualmente la tapa de cada botella, que suele ser además muy ineficiente).

CAP. 5 DESARROLLO DEL PROYECTO A NIVEL PILOTO/INDUSTRIAL


Las tapas son en general de PP el cual flota y el PET que es más pesado, se hunde. El PP que flota en la tina forma una “nata” y es removido manualmente o por rodillos. En nuestro caso experimental se ha utilizado una tina con la finalidad de estudiar el proceso de flotación, cuyos resultados se mostrarán más adelante.

5.1.4. Sistema de lavado

Son dos opciones y su elección depende principalmente del grado de contaminación del material.

◊ Lavado en frío ◊ Lavado en caliente

Los equipos son similares, la principal diferencia entre ellos aparte de que uno usa agua a temperatura ambiente y el otro agua caliente entre 60 y 80 grados centígrados. En ambos procesos se utilizan o detergente común o soda cáustica para limpiar las partículas de PET, siendo el segundo más efectivo y menos contaminante de las aguas de descarga del sistema, por tanto el tratamiento del agua de desecho es más fácil y eficiente, simplemente por un proceso de neutralización con ácido clorhídrico. Es de esperar, como se verá en los resultados más adelante, que el sistema en caliente tendrá un mejor acabado, pero con un costo de producción e inversión ligeramente mayor. Para nuestro caso, el equipo que se ha fabricado para el proceso de LAVADO tiene las dos opciones, es decir, trabaja con agua fría y caliente (ver resultados comparados).

5.1.5. Sistema de secado

Al igual que en el proceso de LAVADO se tienen dos sistemas de SECADO, en frío y en caliente, la diferencia entre los dos es básicamente que uno de ellos cuenta con chaqueta térmica para evitar perdidas de calor y el calentador de aire puede ser a diesel, gas o energía eléctrica. Para nuestro propósito experimental, al igual que en el caso de lavado, nuestro equipo construido cuenta con ambas opciones, es decir secado en frío y caliente. La relación de secado en frío vs. caliente tiene una proporción 4/1, por lo que esta operación se ha realizado en caliente, para efectos de tener resultados para el escalamiento.

Adicionalmente se puede recuperar algo de energía del aire caliente de la secadora para precalentar el agua de lavado y ahorrar energía, este aspecto y su impacto lo veremos en el escalamiento industrial.



5.2. Diagrama de flujo general

5.3. Resultados experimentales y balances de masa y energía por cada operación unitaria

El trabajo experimental se ha concentrado en las operaciones de MOLIDO, LAVADO Y SECADO.

5.3.1. Condiciones de entorno

La tecnología de molienda de PET, por las características de tenacidad y una gran resistencia al impacto del material, exige mucha energía para reducir de tamaño especialmente las botellas. Los molinos utilizados para este proceso de molienda son de gran potencia, por encima de 45 HP y todos lo periféricos de control acorde a esta potencia, por lo que son muy costosos y estaba fuera del alcance del presupuesto asignado para este proyecto. Por las razones anteriores, se tomo la decisión de alquilar este equipo a la empresa IMPEGONAL, que actualmente se dedica a la recuperación de botellas de PET, con la finalidad de realizar la fase experimental de molienda directamente a escala industrial. Los datos e información obtenidos de este proceso se muestran en los gráficos 5.1 y 5.2.

5.3.2. Equipos utilizados para la fase experimental

◊ RECOLECIÓN Y CLASIFICACIÓN MANUAL ◊ MOLIDO DE BOTELLAS MOLINO ALQUILADO ◊ LAVADO Y SECADO EQUIPO FABRICADO ◊ INYECCIÓN DE MUESTRAS PRESTAMO ◊ CARACTERIZACIÓN DE MUESTRAS PRESTAMO

RECOLECCIÓN DE BOTELLAS POSCONSUMO

(ACOPIO)

MOLIDO DE BOTELLAS

LAVADO Y

SECADO

PRODUCCIÓN

(PROCESO FINAL)

• P. FIBRAS • P. INYECCIÓN • P. SOPLADO

SEPARACIÓN(FLOTACIÓN)



Las empresas que participaron con sus equipos fueron: ◊ Trituración de botellas IMPEGONAL ◊ Inyección de muestras LA PAPELERA ◊ Caracterización de muestras PLASMAR

5.3.3. Proceso de molienda

EQUIPO UTILIZADO: MOLINO TR-200 MAQUINA ALQUILADO A IMPEGONAL PROCEDENCIA: BRASIL CAPACIDAD: 200 kg/h POTENCIA MOTOR: 45 HP TENSIÓN: 380 V TRIFÁSICA CUCHILLAS: DE CORTE TIPO TIJERAS PROCESO: DE UN SOLO PASO HASTA ½” DE PRODUCTO

5.3.3.1. Resultados del proceso de molienda La alimentación del molino fue manual y de botellas enteras sin las tapas de polipropileno, pero la corona de PP en el cuello de la botella.

RECICLADO DE PET(PRODUCTO PET DE TAMAÑO 1/2")

0

10

20

30

40

50

60

70

0 50 100 150 200 250

CANTIDAD DE CARGA (kg)

TIEM

PO D

E M

OLI

END

A (m

inut

os)

Figura 5.1 Productividad del molino TR-200 datos experimentales



La figura 5,1 muestra el comportamiento del proceso de molido, en el que se ve que el tiempo de molido es alto con cargas bajas y altas, esto se explica por que al inicio del proceso con pocas botellas como carga, estas rebotan y tardan en fraccionarse y por tanto el tiempo del molido puede ser muy grande.

5.3.3.2. Balance de materiales del proceso de molienda

Se proceso 500 kg en total y resultado del mismo, tenemos el balance de materiales y la eficiencia del proceso, tal como se indica en el gráfico de arriba.

Nota: el tiempo controlado fue a partir de la carga total del material, es decir existe un tiempo de carga importante, por que no es posible cargar al molino los 200 kg de una sola vez, esto es botella por botella pero constante y en promedio tomo para los 200 kg. 35 minutos y se completo el ciclo a los 65 minutos (30 minuto de molienda sin proceso de carga, para llegar al producto deseado de ½” de tamaño), también tenemos un tiempo de descarga de 10 minutos por bache completo (200 kg), por lo tanto el ciclo completo para la molienda de 200 kg. fue de 75 minutos

Productividad real del molino = 200 kg/1,25 h = 160 kg/h Eficiencia del molino = Productividad real/productividad teórica = 160 kg/h / 200 kg/h = 80%

Perdida generada (material en polvo no recuperable), que debe ser atrapado en filtros de manga, para evitar su diseminación al aire circundante)

% de perdida del proceso = 8.5/500 = 1,7% % de producto terminado = 491,5/500 = 98,3%

Considerando que el molino es usado (no se pudo determinar año de fabricación del equipo), la eficiencia es totalmente aceptable.

PROCESO DE MOLIENDA

Botellas de PET (500 kg)

8,5 kg (1.7%)

491.5 kg (98.3%)

Entrada

Producto



5.3.3.3. Balance de energía del proceso de molienda

RECICLADO DE PETPROCESO DE MOLIENDA

0

20

40

60

80

100

120

0 50 100 150 200 250

CARGA (kg)

CO

RR

IEN

TE C

ON

SUM

IDA

(A

Figura 5.2 Consumo de energía eléctrica del proceso de molienda

Nota: Por encima de los 65 minutos el proceso empieza a ser ineficiente por dos razones:

◊ Incremento de la temperatura, producto de la fricción del material con las

paredes del molido durante el proceso, lo que puede llevar al material a un estado viscoso, originando dos peligros: primero incremento del amperaje y por tanto del consumo de energía.

◊ Por otra parte a temperaturas superiores a los 250 grados existe el riesgo de cristalizar el polímero, y este estado es indeseable para el producto final.

Energía consumida en el proceso Bache = 200 kg Amperaje máximo alcanzado = 105 A Tiempo del ciclo completo = 75 minutos = 1,25 horas



Cálculo de consumo de energia: Consumo (EE) = V x A x fp x t/1000 = 380 x 105 x 0,8 x 1,25/1000 = 39,90 Kwh V = voltaje (voltios) A = amperaje (amperios) fp= factor de potencia (0.80 para todos nuestros cálculos) Gasto de energía por kg procesado = 39,90kWh /200 kg = 0.199 kWh/kg = 0.20 kWh/kg Costo industrial de EE = 0,07 $us/Kwh ( tarifa industrial 1) Costo unitario de EE = 0.07 x 0.20 = 0.014 $us/kg R-PET El rango en la industria plástica es = 0.02 – 0.05 $us/kg procesado (Referencia Plasmar S.A.)

5.3.4. Proceso de lavado EQUIPO UTILIZADO Equipo compacto diseñado y fabricado para la fase experimental del proyecto de reciclado de botellas de PET y cuya descripción es la siguiente: Equipo programable con PLC Equipado con tres motores: ◊ 1 motor principal de 1 HP para el proceso de lavado con variador de frecuencia

de 0 – 100 HZ (traducido a RPM) ◊ 1 bomba de 1 HP, para la recirculación de agua del proceso de lavado, con una

fuente de calentamiento de agua con control manual (sistema de agua fría o caliente).

◊ 1 Ventilador de aire caliente con un motor de 1 HP y un sistema calefactor, para el proceso de secado.

El equipo es tres en uno, lavado, enjuague y secado, con control manual para cada uno de las operaciones y tiene la opción de programación automática para el ciclo completo de lavado, enjuague y secado. Este equipo se ha utilizado como planta piloto para determinar las condiciones de mejor rendimiento y bajo costo de los procesos de lavado y secado.



RECICLADO DE PETPROCESO DE LAVADO

0

2

4

6

8

10

12

10 20 30 40 50 60

TEMPERATURA DE LAVADO (oC)

TIEM

PO D

E LA

VAD

O (m

inut

os)

Figura 5.3 Tiempo de lavado vs. Temperatura para varias RPM de lavado (lavador construido) La figura 5.3 nos muestra que el tiempo de lavado, depende de dos variables: temperatura del agua de lavado y de la velocidad de agitación de las hojuelas de PET. El mejor rendimiento se consigue a mayor temperatura del agua de lavado y una mayor agitación, manteniendo constante la dosificación de NaOH

Carga = 5 kg Volumen de agua = 60 L

OHNa = 0.3% F1 = 20 Hz(RPM)

F2 = 30 Hz (RPM)



5.3.4.1. Balance de materiales proceso de lavado

Figura 5.4 Esquema general del proceso de lavado

5.3.4.2. Cálculos de índices de eficiencia de lavado Debido a que el proceso de molienda de las botellas de PET genera partículas finas que pasan la malla 100 del tambor central de la lavadora, es que en el agua de lavado se encuentra una pequeña cantidad de PET, en promedio después de varias corridas se tiene por decantación 0,15 kg de PET

De la Fig. 5.4 de deduce Cálculo de eficiencia del proceso. La perdida = 0.15 kg/5 kg = 3% (puede ser recuperado e incorporado al producto final) El producto = 4.85 kg/5 kg = 97% (pasa al siguiente proceso de secado) Consumo de agua 120 litros/4,85 kg PET lavado = 24,74 Litros/kg PET lavado

PROCESO LAVADO

PROCESO ENJUAGUE

Agua (Ta) (60 l) OHNa (0.3 kg)

Q (calor)

Molido PET (5 kg) Perdida (0,15 kg)

Producto (4,85 kg) + Agua (2 l)

HCl (0.27 kg)

Agua tratada (115 l)

Lodos + agua (3 l)

Agua (60 l)



Consumo de NaOH

0.3 kg/5 kg de PET = 0.06 kg NaOH/kg PET lavado

El tiempo optimo de lavado se ha determinado a una temperatura de 40 oC, por encima de esta temperatura el agua de enjuague no presenta turbidez y las hojuelas están limpias y brillosos, por lo que ha asumido en base a este criterio que el tiempo de lavado optimo es de 4 minutos (ver Fig.: 3.03) + un tiempo de enjuague de 2 minutos, lo que da un ciclo de lavado de 6 minutos (0,10 h). Tiempo total de lavado = tiempo de lavado + tiempo de enjuague = 6 minutos Productividad del equipo = 4,85 kg (de RPET)/0.10 h = 48.5 kg/h

5.3.4.3. Balance de energía del proceso de lavado

El sistema de lavado cuenta con tres fuentes de energía ◊ Fuente de calefacción del agua, para elevar la temperatura de la misma de 15 oC a

60 oC, (calefactor de 5000 w) ◊ Consumo de energía del motor principal 1 HP ◊ Consumo de energía por la bomba 1 HP Consumo de energía total = Kwhc + KwhL

Kwhc consumo de energía de calentador de agua KwhL consumo de energía por el (motor principal + la bomba) proceso de lavado

5.3.4.4. Cálculo del consumo de energía por el calentador

Q = W c (T2 – T1) W = masa del agua (60 litros)(60 kg)(132 lb) C = Capacidad calorífica del agua ( 1.0 Btu/(lb)(oF) T1 = Temperatura promedio inicial del agua 15oC T2 = Temperatura final del agua (temperatura optimo de lavado de 40oC) Q = 132 lb x 1.0 Btu/(lb)(oF )x (104 – 59) = 5940 Btu Consume de energía = 5940 Btu x 2.9307 x 10-4 KWh/ 1.0 Btu = 1,74 KWh

Consumo de energía del calentador de agua = 1,74 kWh Este resultado es considerando algunas condiciones de borde, como despreciar las fugas de calor por las paredes del equipo y la evaporación del agua por el incremento de



temperatura de la misma, por la complejidad de cuantificarlos y realmente su costo no será importante como veremos más adelante

5.3.4.5. Cálculo del consumo de energía por el motor principal

Corriente máxima consumida en el proceso = 25 A kwm = (A x 1.73 x V x fp)/ 1000 = 25 x 1.37 x 380 x 0.80 / 1000 = 14,41 kw kWm= consumo de energía V = voltaje (voltios) A = amperaje (amperios) fp= factor de potencia (0.80 para todos nuestros cálculos Duración del proceso (punto optimo) = 4 min x 1.0 h/ 60 min = 0,067 h Consumo de energía por el motor = 14,41 x 0.067 = 0.97 kwhm

Consumo de energía de motor de la lavadora = 0.97 kWhm Total consumo de energía de lavado = 1,74 + 0.97 = 2,71 khL Consumo de energía por kg procesado = 2.71 kWhL/ 5 kg de PET =

0.542 kWh/kg Costo de energía industrial = 0.07 $us/kWh Costo EE/kg de PET Lavado = 0.07 x 0.542 = 0.038 $us/kg Nota: El índice unitario de consumo de EE esta en el promedio de la industria plástica (referencia industria del sector del plástico – PLASMAR S.A.)

5.3.5. Proceso de secado

Ya se ha mencionado que el equipo de la planta piloto construido, esta diseñado para una carga de 10 kg, pero se ha determinado que el Bache óptimo es de 5 kg por ciclo de lavado y secado.

Conceptualmente es un secador del tipo tambor rotatorio con flujo de aire caliente en contra, con salida de aire húmedo en forma tangencial al tambor. Este tipo de secadores se utiliza para material granular y con capacidad de resistir temperaturas elevadas de secado (hasta 200 oC para el PET sin riesgo). Si bien nuestro proceso de secado no alcanzara estas temperaturas, pero a escala industrial es común,



especialmente en los secadores rotatorios de trabajo continuo y de alta productividad. (como la que recomendaremos para el proyecto del reciclado de PET).

PROYECTO DE RECICLADO DE PETPROCESO DE SECADO - TIEMPO

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

10 20 30 40 50 60 70

TEMPERATURA DEL AIRE CALIENTE (oC)

TIEM

PO D

E SE

CA

DO

(Min

utos

)

Figura 5.5 Tiempo de secado por RPM del tambor rotatorio (Secador construido)

Si el objetivo es reducir el tiempo de secado, la figura 5.5 nos muestra como a diferentes velocidades del tambor rotatorio de secado podemos reducir el tiempo de secado elevando la temperatura del medio de secado. También deducimos que a elevadas velocidades del tambor no conseguimos una mayor eficiencia de secado. El trabajo de laboratorio determino experimentalmente que la mejor condición hallada es de 20 Hz y 50 oC, por las propias limitaciones del equipo.

20 Hz (RPM)

30 Hz

15 Hz



PROYECTO DE RECICLADO DE PETPROCESO DE SECADO

0

10

20

30

40

50

60

70

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00

VELOCIDAD DE SECADO (kg PET/h)

TEM

PER

ATU

RA

DE

SEC

AD

O (

oc

Figura 5.6 Velocidad de secado con la temperatura

La figura 5.5 nos ayuda a comprender que para una carga constante (5 kg como es nuestro caso), a mayor temperatura conseguimos reducir el tiempo de secado, lo que quiere decir también que nuestra velocidad de secado (kg de PET/ h) se incrementa con el aumento de la temperatura de secado, tal como se muestra en la figura 5.6. De los resultados del proceso de secado, podemos deducir que la velocidad de lavado de este equipo es mayor que la velocidad de secado. Para la temperatura del equipo de 50 oC y una frecuencia de 20 Hz, se tiene la siguiente relación de velocidades de lavado y secado. Relación = Velocidad de lavado / velocidad de secado = 45,8 kg/h / 20 kg/h = 2,3/1 Lo que nos indica que si tuviéramos por separado el proceso de lavado y secado, este último sería un cuello de botella en el proceso global de reciclado. Este problema tomaremos en cuenta cuando estemos planteando el proceso a escala industrial para el proyecto de reciclado de PET.



Los resultados, que se muestran en los gráficos, pueden ser diferentes para los diferentes tipos o sistemas de secado, lo valioso de este trabajo de laboratorio es tener las condiciones de secado exclusivamente para hojuelas de PET.

5.3.5.1. Balance de materiales del proceso de secado

Figura: 5.7 Balance de materiales

Las perdidas de material de este proceso son muy bajas = 0,05/4.85 = 1% Sin embargo a escala industrial puede ser considerable. La productividad del proceso es = 25.00 kg/h (A la temperatura de 50 oC y una frecuencia de trabajo de 20 HZ)

PROCESO

DE SECADO

Aire húmedo(máximo

Estufa (calentador

de aire)

Aspirador y SopladorAire caliente

Reciclado De

PET SECO (4,80)

PET LAVADO (4.85 kg + 2 l H2O

Perdida de PET (0.05 kg)

Aire a (Ta)



Si bien del gráfico se deduce que la mayor velocidad de secado se da a una temperatura de 60 oC, esta situación es inestable y la temperatura más bien tiende a estabilizarse a los 50 oC.

5.3.5.2. Balance de energía del proceso de secado

Existen dos fuentes de consumo de energía en esta operación:

◊ La energía necesaria para calentar el aire de la temperatura ambiente (asumido

15 oC) hasta la temperatura máxima de secado 40 oC. ◊ La energía consumida por el motor principal, para mover el material dentro el

equipo + el consumo del ventilador (la medición del Amperaje se refiere al trabajo de ambos motores).

En el primer caso: La lectura de amperaje indica 17,83 A (consumo máximo durante la operación) Por tanto se puede calcular el consumo de energía en el tiempo que dura la operación de secado Amperaje = 17.83 A (en proceso de calentar el aire) Energía consumida = A x V x fp/1000 = 17.83 x 220 x 0.80/1000 = 3.14 kW V = voltaje (voltios) A = amperaje (amperios) fp= factor de potencia (0.80 para todos nuestros cálculos) Si el ciclo óptimo dura 25 minutos = 0,42 h Por tanto la energía para calentar el aire es = 3,14 x 0.42 = 1.32 kWh El costo de energía unitario por kg = 1.32 kWh/4.85 kg = 0.27 kWh/kg El costo de EE industrial = 0.07 $us/kWh Por tanto el costo unitario = 0.07 x 0.27 = 0.019 $us/kg PET Segundo caso: La lectura del amperaje para esta operación es de 18 A, muy similar a la anterior, excepto que este es un motor trifásico, por lo que el calculo es algo diferente. Energía consumida = A x V x fp/1000 = 18 x 380 x 0,80 x 1.73/1000 = 9.46 kWh

V = voltaje (voltios) A = amperaje (amperios)



fp= factor de potencia (0.80 para todos nuestros cálculos Si el ciclo optimo dura 25 minutos = 0,42 h Por tanto la energía para calentar el aire es = 9,46 x 0.42 = 3.97 kWh

El costo de energía unitario por kg = 3.97 kWh/4.85 kg = 0.82 kWh/kg El costo de EE industrial = 0.07 $us/kWh Por tanto el costo unitario = 0.07 x 0.82 = 0,057 $us/kg PET Nota: Costo de energía esta en el límite superior del consumo de la industria plástica La figura 5.8 muestra el equipo construido

Figura 5.8. Equipo construido



5.3.6. Balance de materiales y energía

PARA UNA PRODUCCIÓN MENSUAL DE 15000 kg (312500 BOTELLAS DE 2 LITROS DE CAPACIDAD)

BALANCE DE MATERIALES

Figura 5.10 Flujo de materiales para el balance de 15 TM de producción

Botellas (15000 kg)

PROCESOLAVADO

PROCESO ENJUAGUE

Agua Ta) (354 m3) OHNa (17.70 kg)

Q (calor)

Perdida en lavado (442.00 kg)

Agua de lavado (171.10 m3)

Agua enjuage(177 m3 )

HCl (15,96 kg kg)

Agua tratada (339.25 m3 ) (se puede recircular para el lavado)

Lodos + agua ( 8,85 m3 )

Producto (14228 kg) + Agua (5,9 m3 )

Aire húmedo

Estufa (calentados

de aire)

Aspirador y Soplador Aire caliente

Reciclado De

PET SECO

Perdida de PET (147.45 kg)

Aire

PROCESO DE

MOLIENDA

Perdida en molino (255 kg) (material recuperable con filtros)

Material molido 1/2”(14745 kg)

Sistema de flotación (separación de PP)

(75 kg)

Agua Ta (20 l)

Material sin PP (14670 kg)



5.4. Condiciones de operación del reciclado de PET (para la planta piloto con capacidad de producción de 15000 kg/MES)

Ver balance de materiales en gráfico Fig.: 5.10

Tabla: 5.1 Cuadro resumen de las condiciones de operación

CONCEPTO UNIDAD MOLIENDA LAVADO SECADO Alimentación (MP) kg 15000.00 14670.00 14228.00 Desperdicio (recuperable) kg 255.00 442.00 147.70 Desperdicio generación % 1,70 3.01 1.04 Consumo de agua M3 0.00 354.00 0.00 Perdida de agua (evaporación + lodos)

M3 0.00 8.85 5.90

Agua recuperable M3 0.00 339.25 0.00 Consumo de OHNa kg 0.00 17.70 0.00 Consumo de ClH kg 0.00 15.96 0.00 Ciclo de operación h 1.25 0.10 0.42 Energía Eléctrica kWh 3000.00 7991.79 11728.46 Tiempo total (para 15 TM) h 94.00 302.00 569.00 Tiempo total (para 15 TM) Días 4.00 13.00 24.00 Productividad kg/h 160.00 48.50 25.00 Consumo Unitario EE kWh/kg 0.20 0.54 0.82 Tarifa de EE industrial T1 $us/kWh 0.07 0.07 0.07 Tarifa agua uso industrial $us/m3 0.52 0,52 0.52 Costo de (MP) Botellas $us/kg 0.125 0.125 0.125 Costo Unitario de EE $us/kg 0.014 0.038 0.057 Costo consumo de agua $us 0.00 184.08 0.00 Costo Unitario de agua $us/kg 0.00 0.013 0.00

Nota1: El consumo de agua en el proceso de flotación es pequeño y no es considerado en el balance global. Nota2: El proceso de decantación para separar el PP del PET, antes del proceso de lavado es manual, por lo tanto no se ha considerado, balances de energia.

Nota3: La planta piloto para 15000 kg de capacidad nos ha proporcionado toda la información de eficacia y eficiencia del proceso de reciclado de PET, que ahora lo escalaremos a una planta de 300 TM/mes (una planta para reciclar 6,250,000.0 Botellas de PET de 2 litros de capacidad



5.5. Balance de materiales, insumos y energía globales GRÁFICO RESUMEN - PLANTA PILOTO DE 15 TM/mes

Fig.: 5.11 Balance de materiales y de energía globales – planta piloto R-PET

NOTA1: Para contestar los puntos del 3,6 al 6.0 de la estructura del informe final, elaboraremos un PROYECTO DE FACTIBILIDAD de reciclado de PET, utilizando los resultados de la planta piloto.

PROCESO

DE RECICLADO DE PET

(PLANTA PILOTO)

BOTELLAS DE PET

(15000 kg) (100%)

PRODUCTO TERMINADO HOJUELAS DE PET DE ½”

LIMPIAS 14080.55 kg

(93,87%)

DESPERDICIO RECUPERABLE(SISTEMA DE FILTROS)

(919,45 kg) (6,13%)

AGUA (354 m3)

AGUA DE LAVADO PARA RECUPERACIÓN

Y RECIRCULACIÓN (339,25 m2) (95,83%)

PERDIDA DE AGUA (14,75 m3) (4.17%)

OHNa 17.70

HCl 15.96

ENERGIA CONSUMIDA

(22720.25 kWh)

TIEMPO UTILIZADO (24 DÍAS/24 h = 576 h)

OUTPUT(24,4



6. PROYECTO DE FACTIBILIDAD DE RECICLADO DE BOTELLAS DE PET POSCONSUMO

La razón fundamental de ampliar el siguiente trabajo a un PROYECTO DE FACTIBILIDAD, es que la misma sea utilizada de inmediato para la instalación de plantas de reciclado en Bolivia, puesto que el proyecto estará dimensionado técnica y económicamente a escala industrial, con un nivel de recuperación total de aproximadamente del 20% del material virgen utilizado. Considerando que en la actualidad en ningún país en el ámbito mundial se ha llegado a un nivel de recuperación mayor al 40%.

Condiciones de borde.

◊ En Bolivia la mayor parte de PET se utiliza para la fabricación de botellas para

refrescos con gas muy livianas (48 g/botella de 2 litros de capacidad), lo que se transforma en un problema de espacio a la hora de realizar el acopio de las mismas. Para una línea de producción de 200 kg/h, tenemos las siguientes relaciones: 200 kg/h = 4200 botellas/h = 100800 botellas/día (200 m3 de espacio)

◊ Este detalle sugiere que el tamaño de la planta tendrá que ser dimensionado

tomando en cuenta este aspecto.

◊ La planta inicialmente tendría como objetivo la exportación del material procesado, hasta contar con tecnología adecuada en el país para la producción de artículos de inyección para diferentes usos.

6.1. Condiciones generales para el proyecto

◊ Capacidad instalada 120 TM/Mes (200 kg/h) ◊ Materia prima (material posconsumo de diferentes centros de acopio) ◊ Contar con políticas locales para el reciclado de plásticos, especialmente para los

envases de PET. ◊ Cumplimiento de leyes ambientales vigentes. ◊ La producción 100% será para exportación


6.2. Estructura del proyecto de reciclado de PET

◊ Análisis del mercado para el RPET ◊ Disponibilidad y costos de materia prima. ◊ Control de calidad y caracterización de productos ◊ Ingeniería del proyecto

o Requerimiento de equipos o Layout, Infraestructura y servicios

◊ Inversiones y costos de financiamiento ◊ Requerimiento de personal ◊ Costos de producción y operación ◊ Estado de resultados ◊ Flujo de caja del proyecto proyectado ◊ Evaluación del proyecto ◊ Análisis de sensibilidad del proyecto

6.2.1. Análisis del mercado

Si bien inicialmente el material reciclado en hojuelas de ½” de tamaño estará orientado al mercado externo (EL CONTINENTE ASIATICO ESTÁ EN CONDICIONES DE COMPRAR TODO LO QUE SE PRODUZCA EN EL PAÍS), es necesario desarrollar mercados usuarios de RPET en el país a mediano y largo plazo, añadiendo más valor al material reciclado.

Un punto clave para el buen funcionamiento del sistema y que permita cerrar el ciclo de vida del PET es desarrollar mercados internos capaces de absorber el RPET producido.

Los principales mercados y su situación se refleja a continuación.

FIBRA TEXTIL:

◊ Principalmente en forma de artículos de relleno de productos tales como sacos

de dormir, cojines, almohadillas y otros accesorios. ◊ Fibras para correas, tejeduras, cinchas y almohadillas de limpieza y fregado ◊ Fibras para alfombras, fabricación de moquetas y suelos sintéticos, tejidos para

tapizados.

FLEJES: ◊ Cintas de ligar y atar, principalmente para balas, cajas rígidas

CAP. 6 PROYECTO DE FACTIBILIDAD DE RECICLADO DE BOTELLAS DE PET POSCONSUMO


PIEZAS/PRODUCTOS INDUSTRIALES:

Obtenidas mediante procesos de inyección para lo que se demanda una alta calidad de escama o mejor en forma de pelets.

◊ La industria de la electrónica (carcasas de TV, radio, cajas de CD, cajas y

conectores eléctricos…) ◊ La producción de piezas auto motivos (retrovisores, piezas de los equipos de

audio…) ◊ Producción de tapones de frascos de aceites, detergentes……

ENVASES:

Según la legislación de cada país el RPET puede ser utilizado o no para la fabricación de envases que estén en contacto con los alimentos. De todas formas, como ya sea mencionado solo los productos del reciclado químico pueden ser utilizados nuevamente para la fabricación de envases que estén en contacto con alimentos.

Como se comprenderá la utilización del material reciclado para la producción de artículos de mayor valor agregado no es posible de momento en Bolivia por la falta de tecnología de inyección de PET. Sin embargo, se están haciendo algunos esfuerzos para lograr adecuar tecnologías existentes para inyectar PET (caso Papelera de La Paz). Sobre la base de esta realidad es que está diseñada la planta piloto y la planta a escala industrial, es decir para cubrir la demanda externa de un producto en forma de hojuelas de un tamaño máximo de ½” perfectamente lavados y empacados en bolsas Bigbag de 200 kg.

CLIENTE:

Ing. Fracesco T. Moro de la empresa TOMAS F. MORO y la empresa MUNDO VERDE S.A. del PERU, que estarían dispuestos a comprar o intermediar con sus clientes de ASIA para nuestro material reciclado.

◊ Precio que estaría dispuestos a pagar por nuestro reciclado = 500 $us/TM CIF LIMA. ◊ En caso de exportar directamente los asiáticos estarían dispuestos a comprar a un

precio CIF Arica de 600 $us/TM (ver datos adjuntos del Ing. Francesco Moro) Por tanto para el proyecto se tomaran los siguientes datos de mercado:

◊ Volumen de producción inicial = 60 TM/Mes ◊ Precio de venta FOB Bolivia – La Paz de 400 $us/TM



6.2.2. Disponibilidad y costos de materia prima

El consumo de PET en Bolivia se ha determinado a través de la información de las importaciones registradas en el Instituto Nacional de Estadística (INE).

Determinación del consumo aparente de PET en Bolivia

IMPORTACIÓN + PRODUCCIÓN = EXPORTACIÓN + CONSUMO

Hecha la investigación en el INE, en el periodo de 1998 al 2004 no existe exportación legal de PET, en ninguna de sus formas (resina virgen, preforma o reciclado), lo que hace que en la ecuación EXPORTACIÓN = 0 También sabemos que Bolivia no produce PET, por tanto en la ecuación PRODUCCIÓN = 0 Por tanto de la ecuación queda:

CONSUMO = IMPORTACIÓN

Podríamos afirmar que toda la materia importada y transformada en BOTELLAS, potencialmente es la materia prima para el proyecto de reciclado.

6.2.2.1. IMPORTACIÓN DE PET A BOLIVIA (kg)

Tabla: 6.1 Importación histórica de PET (resina + preforma) ( Fuente INE)

CIUDAD DE INGRESO 1998 1999 2000 2001 2002 2003 TOTAL(kg)

COCHABAMBA 191,759.0 503,107.0 544,930.0 971,870.0 617,846.0 680,307.0 3,509,819.0

LA PAZ 597,485.0 354,965.0 93,112.0 454,705.0 578,802.0 582,291.0 2,661,360.0

ORURO 0.0 583,190.0 1,893,920.0 2,597,870.0 3,328,290.0 2,489,270.0 10,892,540.0

SANTA CRUZ 1,003,060.0 1,382,354.0 2,336,319.0 3,057,093.0 3,057,093.0 2,655,257.0 13,491,176.0

TARIJA 0 1,999.0 567,873.0 253,330.0 119,944.0 0.0 943,146.0

PANDO 247,440.0 247,440.0

TOTAL 1,792,304.0 2,825,615.0 5,436,154.0 7,334,868.0 7,701,975.0 6,654,565.0 31,745,481.0



IMPORTACIÓN TOTAL DE PET RESINA + PREFORMA

0,01.000.000,02.000.000,03.000.000,04.000.000,05.000.000,06.000.000,07.000.000,08.000.000,09.000.000,0

1998 1999 2000 2001 2002 2003

AÑOS

VOLU

MEN

(kg)

Gráfico: 6.1 Importación total de PET a Bolivia (fuente INE)

IMPORATCIÓN DE PET

0,0500.000,0

1.000.000,01.500.000,02.000.000,02.500.000,03.000.000,03.500.000,0

1998 1999 2000 2001 2002 2003

AÑO

VOLU

MEN

(kg)

COCHABAMBA LA PAZ ORURO SANTA CRUZ

Gráfico: 6.2 Importación de PET por las ciudades más importantes (fuente INE)



IMPORTACIÓN DE PETPAISES DE ORIGEN

ARGENTINA4%

BRASIL17%

CHINA0%

COLOMBIA10%

COREA27%

EEUU7%

MEXICO28%

TAILANDIA1%

TAIWAN 0%

VENEZUELA5%

MALASIA1%

Gráfico: 6.3 Participación de importación de PET por departamento (fuente INE)

IMPORTACIÓN DE PETINGRESO POR DEPARTAMENTO

CBBA11% LA PAZ

8%

ORURO34%

SCZ43%

TARIJA3% 1%

Gráfico: 6.4 Participación de proveedores de PET (Fuente INE) De los diferentes gráficos se pueden deducir lo siguiente:

◊ Los últimos tres años la importación promedio anual de PET esta alrededor de 7000 TM/Año, si lo transformamos en numero de botellas de 2 litros tendríamos 145.8 millones (18 botellas/hab Año en Bolivia)

◊ El último año (2003) hay un descenso del 16%.



Estos datos estadísticos nos indica que el proyecto tiene garantizada la provisión de materia prima (botellas posconsumo), hasta un limite de por lo menos de 4200 TM/Año, que representa un 60% del total importado y que se asume en muchos países como la cantidad que inexorablemente va a parar a lo botaderos o son descartados como residuos sólidos urbanos (RSU), potencialmente recuperables por los diferentes métodos de acopio para su reciclado.

IMPORTACIÓN DE PETCOSTO MATERIAL VIRGEN VS. RECICLADO

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

AÑOS

CO

STO

PU

ESTO

PLA

NTA

($us

/kg)

Gráfico: 6.5 Comparación de costos PET (MP virgen, Reciclado, Botellas) (elaboración propia, fuentes INE y Empresa Quimisa)

Del gráfico podemos deducir que este tipo de proyectos son rentables en la medida que exista una brecha importante entre el costo de la materia prima virgen y el precio del material reciclado. Por otra parte, si el costo de las botellas (por tipo de acopio, transporte y otros) sube y obliga a empujar el precio del material reciclado, también puede inviabilizar el proyecto, esto quiere decir que debe haber rangos en los que este tipo de proyectos son rentables y por tanto atractivos. Cuando estemos viendo la parte de costos de producción tocaremos nuevamente este tema.

6.2.3. Control de calidad y caracterización del producto

Sabemos que uno de los factores de éxito de cualquier empresa que se dedique a la transformación y producción de insumos y/o productos de consumo final, es la CALIDAD asociada a los requerimientos y exigencias del cliente. De esta manera, después de consultar a nuestros futuros compradores e investigado los diferentes mercados en páginas de demandas y ofertas en internet (WWW.SOLOSTOCK.COM), se ha definido la ficha técnica del producto, con los valores conseguidos en las pruebas de laboratorio. (gentileza de Plasmar).

MP virgen

RPET

Botellas


http://www.solostock.com/


Tabla 6.2

FICHA TÉCNICA

FECHA EMISIÓN: 30/09/2004

PRODUCTO: PET RECICLADO GRADO BOTELLA

CODIGO: RPET-BO001

PROVEEDOR: DATPLAST

propiedades Unidad Valor típico Método Prueba Densidad g/cm3 1.33 D 1505 Color - cristal - Transparencia % 85 D1746 Forma física N/A Hojuela (flakes) Tamaño (máximo) mm 12 mm +/- 2 Origen (material) N/A Botellas Resistencia Tracción Kgf/cm2 55.89 +/- 5 Módulo de elasticidad

Kgf/cm2 599.96 +/-50

Elongación a la rotura

% 200 D882

Las propiedades más importantes son la resistencia a la tracción y la capacidad de elongación que mantiene el material, aunque diferentes propiedades pueden ser importantes dependiendo para qué producto final estará destinado.

Para el presente proyecto, se ha tomado como la propiedad más importante la resistencia a la tracción y este el valor que se ha controlado en las pruebas de la planta piloto. (Ver resultados.) Equipos utilizados para la caracterización: Equipo de tracción universal TINUS OLSEN DE 1000KN de capacidad (equipo prestado por Plasmar).



RESISTENCIA A LA TRACCIÓN COMPARADAMATERIAL VIRGEN VS RECICLADO

594,8589,4

597,9

570

580

590

600

610

620

PET VIRGEN (*) PET PREFORMA PET FLAKE

MATERIALES

kgf

/cm

2

Gráfico: 6.6 Resistencia a la tracción (*) datos de proveedores

PÉRDIDA DE RESISTENCIA MECÁNICAMATERIAL VIRGEN VS. RECICLADO

100% 99,5% 98,6%

90%

95%

100%

105%

110%


MATERIALES

kgf/c

m2

Gráfico: 6 .7 Pérdida de resistencia (*) datos de proveedores



MODULO DE ELASTICIDAD COMPARADAMATERIALVIRGEN VS RECICLADO

27950,1

27697,0

27952,2

27200,027400,027600,027800,028000,028200,028400,028600,0


MATERIALES

kgf/c

m2

Gráfico: 6 .8 Resistencia a la tracción (*) datos de proveedores

RESISTENCIA A LA TRACCIÓN COMPRADA CON OTROS MATERIALES DE USO COMUN

571,6

377,5464,0

664,4

242,6

589,4

0,0100,0200,0300,0400,0500,0600,0700,0800,0

R-PET PVC PP PS PEAD PC

MATERIALES TERMOPLÁSTICOS

(kgf

/cm

2

Gráfico: 6.9 Resistencia a la tracción comparado de varios materiales



6.2.4. Ingeniería del proyecto

6.2.4.1. Requerimiento de maquinaria y equipos

Para el volumen de producción de 120 TM/Mes de reciclado se ha diseñado una línea básica, considerando que la misma ofrecerá un material de acuerdo a las especificaciones de la ficha técnica elaborada en base a los resultados de la planta piloto.

Descripción de equipos (ver plano del flujo de producción)

Equipo No. 1 ALIMENTADOR DE MOLINO Sistema: Trasportado de banda Motor 2 HP 380 V 50 Hz Capacidad: 5000 botellas/h Costo 2950 $us fuera aduana LP

Equipo No. 2 MOLINO Sistema: Con rotor de cuchillas tipo Tijera Motor 45 HP 380 V 50 Hz Capacidad 250 kg/h Costo 53000 $us fuera aduana LP

Equipo No. 3 TRANSPORTADOR DE DESCARGA Sistema: Tornillo sin fin Motor 2 HP 380 50 Hz Capacidad 250 kg/h (material molido) Costo 2596 $us fuera aduana LP

Equipo No. 4 TINA DE SEPARACIÓN DE PP Y PET Sistema: Separación por rodillos del PP (proceso manual) Capacidad 250 kg/h (material molido) Costo 3540 $us fuera aduana LP

Equipo No. 5 LAVADORA CON TOLVA PULMON

Sistema: Lavadora de rotación con eje vertical de alta rotación (puede trabajar a temperatura ambiente o agua caliente. Con dosificador forzada de material molido Motor de 25 HP 380 V 50 Hz

Capacidad 300 kg/h para flakes de ½” Costo 47200 $us fuera aduana LP



Equipo No. 6 TRANSPORTADORA DE DESCARGA

Sistema: Transportadora de tornillo sin fin (con sistema de descarga de agua) Motor de 2 HP 380 V 50Hz Capacidad 300 kg/h Costo 3068 $us

Equipo No. 7 CENTRIFUGA

Sistema: Sistema de tambor horizontal de alta velocidad Motor de 10 HP 380 V 50 Hz Capacidad 300 kg/h Costo 8350 $us fuera aduana LP

Equipo No. 8 TRANSPORTADORA DE DESCARGA

Sistema: Transportadora de tornillo sin fin (con sistema de descarga de agua) Motor de 2 HP 380 V 50Hz Capacidad 300 kg/h Costo 3068 $us

Equipo No. 9 SECADOR

Sistema: Secador de hojuelas en frio o caliente (La línea básica es en frío) Motor de 15 HP 380 V 50 Hz Capacidad 300 kg/h (frio) 500 kg/h (caliente) Costo 70800 $us (sistema completo)

INVERSIÓN EQUIPOS = 194572.00 $us Potencia instalada = 103 HP

6.2.4.2. Otros equipos de servicio SUMINISTRO DE AGUA Construcción de tanque de agua de 100 m3 (bomba 3 HP+ hidropulmon + red) Costo 2500 $us SUMINISTRO DE ENERGIA Transformador 300 KVA + red de distribución completa (ind. +social) Costo global 12000 $us



SUMINISTRO DE AIRE Compresor de aire a pistón + red Costo 800 $us HERRAMIENTAS VARIAS Taller de mantenimiento mecánico y eléctrico Costo 1500 $us (Global) : Balanza Tipo industrial de rampas de entrada y salida (sistema digital) Costo 3000 $us (2 pzs) Capacidad 600 kg +/- 0,20 kg INVERSIÓN EN OTROS EQUIPOS = 19800 $us POTENCIA INSTALADA = 3 HP

6.2.4.3. Layout, infraestructura y servicios (ver plano layout)

Terreno 1000 m2 Costo 30000 $us Planta industrial (almacenes + proceso) Área construida 640 m2 Costo unitario 80 $us/m2 Costo Toral 51200 $us Área social (Oficinas + Laboratorio) Área construida 85 m2 Costo Unitario 120 $us/m2

Costo toral 10200 $us Equipo de laboratorio Costo 2000 $us (Global) Equipamiento oficinas Muebles y enseres de escritorio Costo 3000 $us (global) Computadoras 3000 $us (tres computadoras) INVERSIÓN EN INFRAESTRUCTURA = 18000 $US

RESUMEN DE INVERSIONES (ver cuadro de inversiones) MAQUINARIA Y EQUIPOS 194572.00 $us

SERVICIOS 19800. 00 $us INFRAESTRUCTURA 18000.00 $us

TOTAL INVERSIONES = 232372.00 $us (tabla 6,03)



6.3. Inversiones, costos de financiamiento y depreciaciones. (tabla 6.03)

6.3.1. Requerimiento de personal

ORGANIZACIÓN: (ver planilla de costos de MO)

Gráfico: 6.10 Organigrama de la empresa (18 personas)

6.3.2. Costos de producción y operación

El costeo del sistema será directo, es decir se identifica costos variables y costos fijos. Por simplicidad y dada la oficia del sistema, haremos la siguiente separación de costos:

Costo variable = Costo de la materia prima + costo de energía (proceso) + costo de agua (proceso) + costo de insumos (NaOH y HCl)

GERENCIA

1P

PLANTA + LABORATORIO

1P

VENTAS

1P

AMP

2P

MANTENIMIENTO

1P

OPERADORES

9P(3T)

APT 1P

SECRETARIA

(1P)

TRANSPORTE

1P



CALCULO DE COSTO VARIABLE (TABLA 6,8)

Nota: Los costos unitarios de consumo de agua y energía se tomarán de los datos de la planta piloto.

CV = CMP + CEE + CAgua+ Cinsumos

Cv = costo variable ($us/kg) CMP= costo materia prima ($us/kg) CEE= costo energía eléctrica ($us/kg) CAgua= costo consumo de agua ($us/kg) Cinsumos = costo consumo de insumos ($us/kg)

PROYECTO DE RECICLADO DE PET CALCULO DE COSTO VARIABLE ($us/kg)

Formula Costo Unitario Total Concepto Utilizada Materia Prima Costo

(kg) $us/kg ($us) INGRESOS

BOTELLAS DE PET 200,0 0,125 25,0 TOTAL INGRESOS 200,0 0,125 25,0

EGRESOS PRODUCTO TERMINADO 190,0 0,128 24,234DESPERDICIO (SCRAP) 50% 12,3 0,063 0,766PERDIDA (100%) 0,0 0,000 0,000TOTAL EGRESOS 202,3 25,000 COSTO UNITARIO DE AGUA $us/kg 0,00409 COSTO UNITARIO DE EE $us/kg 0,01923 COSTO UNITARIO DE OHNa $us/kg 0,00020 COSTO UNITARIO DE HCl $us/kg 0,00030

COSTO VARIABLE 0,151

Por: Ing. Angel Torrico TABLA 6.8



CALCULO DE LOS COSTOS FIJOS (tabla 6.4 y tabla 6.5)

El resto de los costos se considera fijos (MO, mantenimiento, ventas, gerencia, financieros, almacén de PT, costos de servicios área social)

Los costos fijos por razones de control se los divide en:

◊ costos fijos directos de producción (tabla 6,4) ◊ costos fijos operativos (tabla 6.5)



6.3.3. DATOS GENERALES DEL PROYECTO (tabla 6.00)


6.3.4. INVERSIONES DEL PROYECTO (tabla 6.03)


6.3.5. ESTADO DE RESULTADOS (tabla 6.06)


6.3.6. ANÁLISIS DE MERCADO (tabla 6.07)


6.3.7. FLUJO DE CAJA PROYECTADO (6.09)


6.3.8. EVALUACIÓN DEL PROYECTO (6.10)


Análisis de resultados del proyecto

Las tablas 6,00, 6,03, 6,04, 6,05, 6,06, 6,07, 6,08, 6,09 y 6,10, muestran los resultados del proyecto en toda su extensión y cada cuadro se explica por si misma en cuanto al comportamiento de todas las variables.

El comportamiento de los indicadores de este proyecto (TIR, % de utilidad sobre ventas, periodo de recuperación, etc.), nos indican que este proyecto es muy atractivo con un gran impacto en rentabilidad y por su puesto en nuestro objetivo general de recuperar las botellas usadas de PET, reduciendo la contaminación ambiental.

6.3.9. Analisis de sensibilidad del proyecto

Considerando que el precio del material reciclado esta afectado por varios factores, fundamentalmente el precio del material virgen que actualmente esta en alza y el costo de la materia prima (botellas), que se incrementara a medida que la demanda de las mismas se crece. Por lo expuesto es necesario que el inversionista tenga esta franja de posibilidades para su decisión, tacomo se muestra en el Grafico. 6.11

COMPORTAMIENTO DE LA UTILIDADCON LA VARIACIÓN DEL VOLUMEN DE VENTAS PARA PRECIOS

DIFERENTES

-20000

-10000

010000

20000

30000

40000

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

VENTAS (TM/Año)

UTI

LID

AD

NET

A ($

us)

Grafico: 6.11

El gráfico 6.11 correlaciona el volumen de ventas, el precio unitario del producto y la Utilidad, la intersección de las líneas de precio unitario con la el eje del volumen puede indicarnos los puntos de equilibrio para una utilidad “0”.


0,6

0,5

0,4

0,3


COMPOTAMIENTO DEL PUNTO DE EQUILIBRIOCON LA VARIACIÓN DEL PRECIO DEL PRODUCTO

0102030405060708090

100110120130

0,3 0,4 0,5 0,6

PRECIO UNITARIO ($us/kg)

PUN

TO D

E EQ

UIL

IBR

I(T

M/M

es)

Gráfico; 6.12

El gráfico 6,12 es resultado del gráfico 6.11, que nos muestra la sensibilidad del proyecto respecto al punto de equilibrio con la variación del precio unitario del PET reciclado. Actualmente el precio aceptado para el PET reciclado es de 0,40 $us/kg, con una posible alza en el futuro por el comportamiento de la demanda de este material en los mercados asiáticos.

COMPORTAMIENTO DE LA UTILIDADCON LA VARIACIÓN DELCOSTO VARIABLE

PARA VOLÚMENES DIFERENTES

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

VENTAS (TM/Mes)

UTI

LID

AD

($us

)

Gráfico: 6.13


0,10

0,25

0,15

0,20


En forma similar a los gráficos anteriores 6,11 y 6,12, los gráficos 6,13 y 6,14 ayudan a comprender el comportamiento del punto de equilibrio del proyecto con la variación del costo variable, o la influencia directa del costo de las botellas en el resultado.

ANÁLISIS DE SENSIBILIDADPUNTO DE EQUILIBRIO VS. COSTO VARIABLE

0102030405060708090

100110120130

0,10 0,15 0,20 0,25

COSTO VARIABLES ($us/kg)

PUN

TO D

E EQ

UIL

IBR

IO (T

M

Gráfico: 6.14

En forma similar a los gráficos anteriores 6,11 y 6,12, los gráficos 6,13 y 6,14 ayudan a comprender el comportamiento del punto de equilibrio del proyecto con la variación del costo variable, o la influencia directa del costo de las botellas en el resultado.



7. PROPUESTA DE LA NORMATIVA EN RELACIÓN CON EL RECICLAJE DE PET

Se presenta dos propuestas en revisión, que serán enviados a las instituciones correspondientes para coordinar su aplicación e implementación

7.1. Propuesta de norma para reciclaje de PET

7.2. Propuesta de ordenanza Municipal

Los documentos se presentan en el anexo 2.

Estos documentos están en fase de revisión.

7.3. Recomendaciones para uso de envases PET

Adicionalmente se recomienda incorporar en el proceso productivo de las diferentes industrias que utilizan envases PET las siguientes recomendaciones.

La tapa, el arillo de seguridad y su empaque (liner o sello):

Se recomienda que el arillo de seguridad se desprenda del cuello del envase y el empaque de la tapa (liner) se quede en la tapa a la hora de abrir el envase. También se recomienda que la tapa, el arillo de seguridad y el liner sean de: Polipropileno (PP) Polietileno de alta densidad (HDPE) Estos materiales son preferibles al aluminio y a otros materiales. El PVC no es recomendable porque una pequeña cantidad de PVC puede contaminar grandes cantidades de PET dispuesto para su reciclado por su diferente temperatura de fusión o ablandamiento.


Las etiquetas:

Es preferible usar etiquetas de alguno de los siguientes materiales: Polipropileno (PP) Polietileno orientado (OPP) Polietileno de alta, media o baja densidad (HDPE, MDPE, LDPE) Papel

Las etiquetas metalizadas dificultan el reciclado de cualquier plástico, pues al contener metales lo contaminan. Las etiquetas deben poder desprenderse en el proceso de lavado del reciclador, por lo que es importante seleccionar un adhesivo conveniente y evaluar las etiquetas termoajustables o a presión. Los sistemas de impresión serigráfica provocan que el PET reciclado y granulado tenga color, disminuyendo sus posibilidades de uso, mercados y precio. Se recomienda evitar pigmentos de metales pesados.

El color:

La botella de PET transparente sin pigmentos tiene mejor valor y mayor variedad de usos; sin embargo, con una separación adecuada el PET pigmentado tendrá ciertos usos.

Las multicapas o recubrimientos:

Las capas que no son de PET en los envases multicapa, así como los recubrimientos de otros materiales, reducen la reciclabilidad del PET. Es necesario separar esta clase de envases de los de PET simple.

Las bandas de seguridad (mangas) y sellos:

Estos son generalmente incluidos en el diseño del producto envasado en PET cuando se consideran necesarios, pero contaminan el PET para reciclar si no son removidos del envase desde la selección y separación del mismo. Se recomienda NO USAR PVC para fabricar estos elementos.

El diseño:

Actualmente, los diseñadores tienen la oportunidad y la responsabilidad de entender el ciclo de vida y el impacto de los productos de PET. Por ello, la base de un buen diseño de envases es que sea lo más adecuado para su propósito, integrando lo más conveniente para el consumidor y asegurando una segunda vida útil.

CAP. 7 PROPUESTA DE LA NORMATIVA EN RELACIÓN CON EL RECICLAJE DE PET


8. IMPACTO AMBIENTAL DEL PET

8.1. Introducción

En los últimos años no sólo ha aumentado el peso y el volumen de los desechos sino que, además, se ha producido un cambio significativo en la composición de los mismos.

En este sentido, se ha generalizado el uso de distintos tipos de plásticos (figura 8.1) que sustituyen total o parcialmente a los papeles, cartones y vidrios. En este caso hacemos referencia al uso generalizado de envases descartables de botellas de plástico, botellas de vidrio, bolsas y hueveras de plástico, cajas tetra brick (conformada por capas de cartón, plástico y aluminio) y latas de acero o de aluminio, donde se envasan cervezas, jugos, gaseosas, etcétera.

Figura 8.1 Diferentes tipos de envases plásticos

Fuente: La Razón

Si consideramos su volumen, el desecho de crecimiento más vertiginoso son las botellas de polietilen tereftalato PET que como ya se mencionó anteriormente (capítulo 4) dentro de éstos envases de refrescos y de aguas existen tres plásticos diferentes: PET (identificado con un 1 dentro de un triángulo) para la botella, polipropileno (identificado con un 5 dentro de un triángulo) para la tapa y cintos de seguridad, y polietileno de baja densidad (identificado con un 4 dentro de un triángulo) para la etiqueta, aunque a veces esta es de papel o bien la botella está pintada.

Éstos envases también se usan para aceites, artículos de limpieza, etc.; desplazando cada día más a los envases de otro plástico muy resistido, como lo es el cloruro de polivinilo (identificado con un 3 dentro de un triángulo), mas conocido como PVC, El PET está cada día reemplazando mas vidrio y es su reducido peso lo que lo hace apto para el llenado de refrescos y bebidas


Un ejemplo de lo anteriormente mencionado es el intento de incorporar envases de PET para cerveza, el cual demandaría grandes volúmenes de producción y por ende grandes volúmenes de contaminación

8.2. El problema de la basura y del PET

Existen varios conceptos de lo que es la basura, pero la mayoría de ellos coincide en que se trata de todos los desechos mezclados que se producen como consecuencia de las actividades humanas ya sean domésticas, industriales comerciales o de servicios.

También consideramos como basura los objetos de los que nos deshacemos porque dejaron de prestarnos alguna utilidad, tales como grabadoras, televisores, muebles, etc. que de hecho no son basura, ya que se pueden reutilizar. (7) La proporción de los diferentes materiales que conforman la basura varía, pero de éstos el que predomina sin lugar a dudas es el papel y en los últimos años el material que cobra cada vez mas importancia dentro de los componentes de la basura es el PET, éstos envases que vemos muy frecuentemente por las calles y en lotes baldíos, pueden llegan a formar hasta un 20% de la composición de la basura doméstica.(7) Si bien en algún momento de la historia los residuos orgánicos seguían el ciclo de la vida sirviendo de abono o de alimento para animales y los arrojados a los ríos eran depurados por las propias aguas, no obstante en la actualidad para las ciudades, el problema de la basura y en especial del PET ha sido un problema cada vez mas critico, debido al crecimiento de la densidad poblacional y a la mala costumbre de arrojar la basura a las calles, con la consecuente proliferación de insectos, roedores y microorganismos patógenos, causantes de muchas enfermedades. (8)

Además, la basura en las calles causa mala impresión, es fuente de perjuicios en época de lluvias, pues tapona los distintos desagües y bocas de tormenta que se encuentran en la ciudad, ya que las botellas PET como desecho debido a su reducido peso pueden ser fácilmente arrastradas las corrientes que fluyen dentro los alcantarillados y desagües, es por su volumen que llegan a taponar las mismas. La falta de responsabilidad e ignorancia de la gente posibilita que este perjuicio se multiplique año tras año. (figuras 8.2 y 8.3)

CAP. 8 IMPACTO AMBIENTAL DEL PET


Figura 8.2 Acumulación de basura en boca de embovedado

Fuente: Elaboración propia

Figura 8.3 Presencia de PET en desagües

Fuente: Elaboración propia



Clima y las nueve microempresas que atienden las laderas recogen diariamente en La Paz 330 toneladas de basura. Una persona en Bolivia produce un promedio de un kilogramo diario de basura (9).

Aunque la municipalidad es responsabilidad de recoger y disponer de los desechos sólidos, sólo ocurre en las ciudades mayores y la cobertura de este servicio es desigual. Cuando hay servicios para recoger los desechos, se depositan en un relleno sanitario. Pero lastimosamente estos servicios están carentes de un sistema de separación de desechos, se mezclan los desechos domésticos e industriales. O de sistemas de clasificación de plásticos.

Las botellas y las bolsas son las de más presencia. (figura 8.4) En Bolivia se echaban hasta el 2002 más de 48.000 toneladas de basura plástica cada año. Este tipo de desechos no solamente contamina, sino que pone en peligro la salud de todos los habitantes. (10)

Figura 8.4 Plásticos en la basura

Fuente: La Razón



Algunos artículos que actualmente se hacen de PET reciclado son por ejemplo: hilo para tejidos, alfombras, rellenos de vestimenta y de almohadones, tarjetas de crédito, balizas, láminas para carpetas o recipientes, cerdas para diversos cepillos. Es decir que el PET envase, destinado a la basura, se ha convertido en materia prima, un material resistente capaz de entretejerse a la manera de los tientos de cuero y convertirse en sillas, carteras, manteles o una soga para colgar la ropa (11)

Es necesario entonces y se justifica ambientalmente la implementación de sistemas de reciclaje que sean efectivos para lograr reducir así los diferentes problemas que ocasiona la basura y por consecuencias la mala disposición de las botellas de PET



9. CONCLUSIONES

9.1. Conclusiones

Como resultado del proyecto se pueden obtener las siguientes conclusiones.

9.1.1. Aspecto técnico.

El proceso de reciclado es técnicamente factible con las etapas de Recepción, Separación, Molienda hasta obtener hojuelas (Flakes) de entre ½ “ y ¼ “ , Lavado y Secado de las hojuelas.

No es necesario llegar a la etapa de peletizado por dos razones fundamentales:

◊ La hojuela se puede usar directamente para la fabricación de productos finales. ◊ La demanda mundial es de hojuelas y no de pellets y por lo tanto sería

energéticamente ineficiente llegar al pellet, además este proceso solo incrementa el costo del producto sin añadir valor técnico.

Es técnicamente factible la reutilización de envases de PET bajo las siguientes consideraciones:

◊ Los productos finales no podrán estar en contacto con alimentos para personas ◊ Los productos finales posibles tienen un amplio campo de aplicación como ser:

Útiles de escritorio (bandejas, organizadores, reglas, calendarios, etc) Útiles para limpieza (Baldes, bañadores, escobas, etc.) Útiles para alimentación de animales (Comederos de perros, gatos,

pájaros) Fibras textiles para elaboración de alfombras, rellenos de chamarras,

bolsas de dormir, frazadas, etc)

La figuras 9.1 a 9.3 muestran los productos finales obtenidos por procesos de inyección en la planta de la Papelera S.A. y la figura 9.4 muestra las hojuelas limpias y secas de PET listas para su reutilización.


Fig 9.1 Balde producido con PET reciclado

Fig 9.2 Platos comederos para animales producidos con PET reciclado

CAP. 9 CONCLUSIONES


Fig 9.3 Los productos finales y las hojuelas de PET

Fig 9.4 . Las hojuelas (Flakes) de PET limpias y secas lista para ser reutilizadas

CAP. 9 CONCLUSIONES


9.1.2. Aspecto financiero

El análisis financiero muestra que el proyecto es muy atractivo para cualquier inversor en la actualidad. Un resumen de los aspectos relevantes se muestra a continuación.

Inversión del proyecto en maquinaria y equipos 214.372 US$ Inversión en infraestructura 95.400 US$ Total activos fijos 309.772 US$ Total activos nominales 2.500 US$ Capital inicial de operación 15.000 US$ Total inversiones 327.272 US$

Costo fijo de producción 6.421 US$ Costo variable 0.151 US$ Valor actual neto 599.845 US$ Tir 42.52% Tiempo de recuparación 3 años Producción esperada 120 TM/mes Punto de equilibrio 70 TM/mes

Los datos nos muestran claramente que el proyecto es muy rentable y que esta es una inmejorable oportunidad para los potenciales inversores.

9.1.3. Aspecto ambiental

Los envases de PET no tienen por que ser corresponsables de la contaminación, especialmente visual, ya que se ha demostrado que el reciclaje de los mismos es factible. La eliminación de envases PET de la basura disminuye el volumen de tratamiento resultando en un menor costo y en una mayor eficiencia en los rellenos sanitarios. La imagen institucional de las Alcaldías se vería mejorada si en los municipios se realiza un reciclaje efectivo, incluso constituyéndose un factor de credibilidad para ser sujetos de créditos o de canje de deuda a cambio de cuidado de medio ambiente.

9.1.4. Aspecto de mercado

Se considera que en un tiempo relativamente corto se puede llegar a niveles de recuperación del 20% del PET utilizado en el país es decir aproximadamente 120 TM/mes. La exportación de esta cantidad esta totalmente asegurada por la gran demanda del mercado asiático del producto obtenido, es decir PET en hojuelas. Ref. Peru

CAP. 9 CONCLUSIONES


El mercado local también tiene buenas posibilidades de utilizar el producto dado que se ha demostrado que se pueden producir artículos por inyección que tienen buena calidad, utilizando materia prima de bajo costo.

9.2. Recomendaciones

Las siguientes recomendaciones son aplicables: ◊ Se debe trabajar intensamente en la creación de una conciencia de reciclaje. En

su parte operativa es necesario informar, concienciar y luego normar la separación de la basura en origen de modo de obtener envases de PET lo más limpios posible.

◊ La implementación del proyecto a nivel industrial en el menor tiempo posible para lograr impactos favorables tanto en la economía de la región, como en la parte de cuidado del medio ambiente.

◊ La educación de los niños con campañas educativas adecuadas que logren formar ciudadanos responsables de su entorno.

CAP. 9 CONCLUSIONES


10. REFERENCIAS

1 RECICLAJE DE PET, www.advance.com.ar/usuarios/eupages/e-rc-pet.htm 2 Instituto Mexicano Del Plástico Industrial, S. C., ENCICLOPEDIA DEL PLÁSTICO 2000 Tomo 1, Ediciones I.M.P.I. México D.F. 1999-2000.

3 Eurotecno, S.A., Equipos para reciclado de PET, COTIZACIÓN DE PLANTA DE RECICLADO DE BOTELLAS PET HASTA ESCAMAS, España 2004

4 Navarini, Equipos para reciclado de PET, DE PLANTA DE RECICLADO DE TERCERA GENERACIÓN, Alemania 2004, www.navarini.com 5 Selenis, Global PET; www.trevira.com.org BOLETÍN INFORMATIVO, Edición en español, Portugal 2002

6 Tomas F. Moro S.A., descripción y cotización LÍNEA DE RECICLAJE DE PET, Ing. Francisco F. Moro, [email protected]; [email protected] 7 LA PORTADA Círculo Verde: La Basura No Es Nueva - 16 de Febrero de 2004 8 TIEMPOS DEL MUNDO, La Basura No Tiene Porque Ser Problema - 18 de diciembre 2003 9 PNUMA, "Aspectos del Desarrollo Sostenible Referentes a los Recursos Naturales en Bolivia" 10 La Razón, articulo: “El plástico deja toneladas de basura”, 25 de abril 2002 11 ECOFIELD, Salud y seguridad en el trabajo, seguridad ambiental

http://www.advance.com.ar/usuarios/eupages/e-rc-pet.htm

http://www.navarini.com/

http://www.trevira.com.org/

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]


ANEXOS


Anexo 1

Conceptos básicos de los procesos de reciclaje

En este capitulo se presenta una descripción de los siguientes temas relacionados con el reciclaje:

• Una introducción a la filosofía del reciclaje • Conceptos básicos de los procesos de reciclaje • Principios para hacer efectiva la practica del reciclaje

A1 Introducción

El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) impulsa en muchos de sus documentos el consumo responsable como uno de los aspectos que contribuyen en gran medida al paradigma del Desarrollo Sustentable. Para que exista una tendencia hacia el modelo propuesto de Desarrollo Sustentable, es necesario que en el mismo participe toda la cadena producción-consumo, es decir que comprenda el conjunto de la sociedad, lo cual abarca desde la utilización de las materias primas vírgenes, los procesos intermedios de transformación, la incorporación de materiales reciclados en el producto final y la minimización de residuos industriales y domiciliarios. La eficiencia del aprovechamiento de materia y energía depende entre otros factores de la minimización de la producción de desechos y residuos preservando de esta forma los recursos naturales de cada región y el equilibrio ambiental permanente. La Estrategia de las tres R´s , es decir Reducir, Reutilizar y Reciclar junto con los anteriores conceptos nos debe impulsar a implementar tecnologías que apunten hacia el desarrollo Sustentable y una de ellas es la del reciclado.

A2 Conceptos básicos de los procesos de reciclaje. A.2.1. Reciclado

Minimizar la generación de desechos recuperando y reelaborando productos utilizables que de otra manera podrían ser desechados (Adaptado de Glosario de la EPA) El reciclado es el reproceso de los materiales, en este caso del PET, para acondicionarlos con el propósito de integrarlos nuevamente a un ciclo productivo como materia prima. (Adaptado de APREPET, A.C. asociación civil, no lucrativa, dedicada a fomentar la cultura del reciclado en México)

A.2.2. Contaminación La introducción en el agua, aire, y tierra de químicos, substancias tóxicas, basuras en una concentración que hace el medio incapaz para su próximo uso pensado. (Adaptado de Glosario de la EPA)

A.2.3. Mejores Tecnologías Disponible (BAT) Como identificado por EPA, los medios disponibles comercialmente más eficaces de tratar tipos específicos de desperdicios y residuos. El BAT puede cambiar con los


adelantos en las tecnologías del tratamiento o con las condiciones economicas o sociales de la region. (Adaptado de Glosario de la EPA)

A.2.4. Desarrollo sostenible Desarrollo sostenible El proceso mediante el cual se satisfacen las necesidades de la actual generación, sin poner en riesgo la satisfacción de necesidades de las generaciones futuras. La concepción de desarrollo sostenible implica una tarea global de carácter permanente. (Ley de medio ambiente, No 1333, Art 2)

A.2.5. Insumo Material necesario para un proceso productivo. Puede estar o no incorporado en el producto final (Adaptado de Glosario de la EPA)

A.2.6. Residuo La cantidad de un contaminante que permanece en el ambiente después de un proceso natural o tecnológico ha tenido lugar. (Adaptado de Glosario de la EPA)

A.2.7. Desecho Materiales no deseados dejados por un proceso productivo (Adaptado de Glosario de la EPA)

A.2. Principios para hacer efectiva la práctica del reciclaje La practica del reciclaje tiene tres pilares fundamentales:

• Conciencia de las personas en la sociedad

o Implica la formación de una conciencia ciudadana acerca de los problemas que ocasionan los desperdicios y de que la calidad del medio ambiente se refleja en calidad de vida

o Implica también la educación de niñas y niños en la cultura de la clasificación, disposición adecuada y reciclaje de los desperdicios domiciliarios.

• Conciencia de las empresas del medio o Implica la toma de conciencia por parte del ápice estratégico de las empresas

del concepto de desarrollo sustentable y de su relación con el medio ambiente o Implica también la aceptación del concepto de eficiencia industrial tanto material

como energética. o Implica también la comprensión de que los procesos de reciclaje son

beneficiosos para la empresa tanto desde el punto de vista de imagen como desde el punto de vista económico.

• Normativa municipal y nacional o Para un buen ordenamiento la normativa nacional y municipal en el tema de

desechos sólidos debe ser clara y adecuada. o En el ámbito de disposición de desechos sólidos las municipalidades son actores

fundamentales para el éxito de un sistema de reciclaje.

PROYECTO Nº 11 RECICLAJE DE PET

o En el ámbito de reutilización de productos de desecho, la normativa nacional también debe ser clara en cuanto al uso que e debería dar a los productos fabricados con material reciclado.

o La normativa nacional también debería promover la actividad económica en el sector de reciclado con incentivos a las industrias que se dediquen a esta actividad y con incentivos a las micro – empresas que se dediquen a la recolección de estos desechos para su posterior reciclado.

Todo con el fin de minimizar o reducir el impacto ambiental. Fuente: Elaboración propia

Empresas

Normas

Calidad del medio ambiente

Calidad de vida

Personas

Disminución del Impacto Ambiental

5


ANEXO 2

Propuesta de Norma para reciclaje de PET

1. Introducción. 1.1. Objeto

El objetivo de la presente Norma es establecer los usos y requisitos mínimos que se deben cumplir obligatoriamente en los procesos de reciclaje de PET

1.2. Alcance

Las disposiciones de esta norma se aplicaran a todas las industrias del sector plásticos que trabajen con PET o procesen PET.

Las nuevas empresas que deseen trabajar en este campo deberán cumplir obligatoriamente lo establecido en la presente Norma.

2. Definiciones y terminología 2.1. PET.

Polímero semicristalino formado por polimerización por condensación de etilenglicol y ácido tereftalico. PET es acrónimo de Polietilen tereftalato.

2.2. Polietileno de Baja Densidad

Polímero semicristalino formado por polimerización por adición de etileno. Su acrónimo es LDPE.

2.3. Polipropileno

Polímero semicristalino formado por polimerización por adición de propileno. Su acrónimo es PP

2.4. Acopio

Proceso de acumulación de envases usados de PET ó de residuos industriales de las plantas procesadoras de PET.

2.5. Reciclaje

Minimizar la generación de desechos recuperando y reelaborando productos utilizables que de otra manera podrían ser desechados El reciclado es el reproceso de los materiales, en este caso del PET, para acondicionarlos con el propósito de integrarlos nuevamente a un ciclo productivo como materia prima.

2.6. Residuos La cantidad de un contaminante que permanece en el ambiente después de un proceso natural o tecnológico ha tenido lugar.


2.7. Deshecho

Materiales no deseados dejados por un proceso productivo

2.8. Basura Desechos mezclados que se producen como consecuencia de las actividades humanas ya sean domésticas, industriales comerciales o de servicios.

2.9. Contaminación

La introducción en el agua, aire, y tierra de químicos, substancias tóxicas, basuras en una concentración que hace el medio incapaz para su próximo uso pensado.

2.10. Lodos Deshechos producidos en el proceso de lavado de PET

2.11. Finos Deshechos producidos en el proceso de molido de PET

2.12. Flake Hojuelas de PET producto de la reducción de tamaño en el proceso de molienda de envases de PET

2.13. Inyección

Proceso de producción de formas consistente en el paso de material polimérico fluidizado, a presión, a través de un cabezal para llenar moldes.

2.14. Moldeo

Proceso por el cual se da forma final definida a materia prima, en este caso PET reciclado.

2.15. Extrusión Proceso por el cual se producen polímeros en forma de pellets o de monofilamento

2.16. Fibra de PET Monofilamento producido por la extrusión de PET reciclado destinado a la fabricación de alfombras u otros tejidos

2.17. Reducción de tamaño

Proceso por el cual los envases de PET reciclados son molidos hasta obtener hojuelas o flakes de tamaño entre ½ pulg. y ¼ pulg.


2.18. Lavado Proceso de la eliminación de la contaminación que tuviesen el material de PET reciclado

2.19. Secado Proceso de eliminación de humedad para obtener flakes de PET secos

2.20. Humedad Cantidad de agua retenida por los flakes de PET durante el proceso de lavado

3. Usos del PET reciclado 3.1. Productos en contacto con alimentos

El PET reciclado no se debe incorporar a la producción de envases destinados a alimentos en ninguna proporción.

Para productos en contacto con alimentos solo se deberá usar PET virgen

3.2. Incorporación de PET reciclado en la fabricación de productos Es posible la fabricación de otros productos de PET en los cuales se podrá incorporar cualquier porcentaje de PET reciclado sin restricción.

4. Acopio de PET reciclado 4.1. Centros de acopio

Se deben establecer centros de acopio de material PET en:

• Escuelas y otros centros de educación de niños y adultos • Mercados y centros comerciales • Las alcaldías deberán emitir las ordenanzas municipales respectivas para la clasificación

en origen y la disposición final de envases PET 4.2. Obligatoriedad de las industrias de reciclar

Las industrias que en la actualidad usan de cualquier manera PET en su proceso productivo y que producen desechos de este material están obligadas a partir de la publicación de esta Norma a enviar dichos desechos a los centros de acopio respectivos.

Las industrias que producen artículos de PET, que no estén destinados a envasar alimentos, están obligadas a incorporar en su proceso material PET reciclado en un porcentaje de 20% como mínimo. Las industrias que se encarguen del proceso de reciclaje deberán incluir en su proceso la gestión ambiental.


ANEXO 3

Propuesta de Ordenanza Municipal

Vistos:

Que la contaminación ambiental en la ciudad de La Paz se ha incrementado paulatinamente en los últimos años. Que parte de esta contaminación es el resultado de grandes volúmenes de envases plásticos utilizados por industrias de bebidas y gaseosas, aceites, etc. Que dichos envases contienen diferentes clases de plásticos, entre otros, PET, polietileno y polipropileno Que estos envases plásticos no son biodegradables y que producen contaminación visual y taponamiento de bocas de tormenta, embovedados, desagües y cursos de agua. Que cuando éstos envases llegan a los rellenos sanitarios ocupan un volumen considerable restando eficiencia en el uso del suelo destinado a relleno. Que los envases plásticos dentro del relleno sanitario evitan el drenaje natural de agua. Considerando: Que la Honorable Alcaldía de la Ciudad de La Paz quiere preservar la salud de la población. Que es tarea de la Honorable Alcaldía de la Ciudad de La Paz preservar y mantener la buena apariencia de calles, avenidas y espacios públicos. Que la responsabilidad de la normativa para el manejo de residuos sólidos domiciliarios e industriales recae en la Honorable Alcaldía de la Ciudad de La Paz. Por Tanto: La Honorable Alcaldía Municipal de la Ciudad de La Paz en uso de sus atribuciones:

Resuelve: Art. 1. La empresas encargadas de recojo de residuos sólidos domiciliarios e industriales están obligadas a establecer centros de acopio para residuos plásticos en

• Escuelas y centros de educación de niños y adultos • Mercados y centros comerciales

Art. 2. Todas las empresas dedicadas al recojo de residuos sólidos domiciliarios e industriales están obligadas a la recolección de los centros de acopio el material plástico y llevarlo a las recicladoras establecidas


Art. 3. Todas las empresas dedicadas al recojo de residuos sólidos domiciliarios e industriales deberán promover mediante campañas educativas y de difusión masiva a la población en general, la selección de materiales de desecho en:

• Vidrio • Papel y cartón • Plásticos • Material orgánico

Para su mejor disposición y reciclaje cuando corresponda. Art. 4. Las industrias que en la actualidad usan de cualquier manera plásticos en su proceso productivo y que producen desechos de este material están obligadas a partir de la publicación de esta Ordenanza a enviar dichos desechos a los centros de acopio respectivos, a menos que estos desechos sean reciclados en la misma empresa o se envíen a las recicladoras establecidas.

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