PROPUESTA PARA EL RECICLAMIENTO DEL PLASTICO POLIETILENTEREFTALATO(PET) UTILIZADO COMO ENVASE EN BEBIDAS ENBOTELLADAS.

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1 PROPUESTA PARA EL RECICLAMIENTO DEL PLASTICO POLIETILENTEREFTALATO(PET) UTILIZADO COMO ENVASE EN BEBIDAS ENBOTELLADAS. Ing. Félix Julián Soto. Ing. Luís Silva Santos. CIIDIR- UNIDAD- OAXACA Instituto Politécnico Nacional, México. Fax ; I- RESUMEN El Instituto Politécnico Nacional de México colabora en el desarrollo tecnológico para conservar y proteger al medio ambiente, desarrolla proyectos de investigación en zonas de recursos económicos reducidos, como es el caso del estado de Oaxaca, donde el crecimiento urbano en los últimos años se ha incrementado, generando un gran volumen de basura, dentro de la cual encontramos al plástico PET (polietilen-tereftalato) que se deposita en los basureros municipales, ocupando grandes volúmenes de suelo y propiciando la erosión y aspectos estéticos negativos, por lo cual surgió la idea de considerar a estos residuos no como basura sino como un recurso importante para ser considerada en la industria del plástico, como materia prima para la fabricación de productos de baja calidad como es el caso de la madera plástica que se utiliza en la industria de la construcción y otros, entonces se plantea desarrollar el proyecto Reciclaje de botellas PET utilizadas como envase de agua purificadas el estudio se inició con la investigación bibliográfica para conocer el origen de las materias primas utilizadas, así como el potencial de botellas postconsumo que se producen a nivel mundial, nacional y estatal, luego se estudiaron las características de los plásticos que se encuentran en el mercado, los resultados obtenidos son, la basura ha modificado su composición química, pasando de un 5% de desechos no biodegradables en 1960 a un 40% que se da en nuestros días, también se ha encontrado que el 8% aprox. de la basura sólida corresponden a los plásticos y las embotelladoras ubicadas el la ciudad de Oaxaca, producen 64 ton/, ingresando al estado 25 ton/, se hizo el diseño de máquina compactadora y molienda de PET con un costo al alcance de los Municipios del estado, por lo cual aprovechando la iniciativa de las autoridades del distrito de Etla Oaxaca se propone instalar un Centro de Acopio de residuos sólidos, obteniendo el PELLET para la fabricación de productos secundarios. II.- INTRODUCCION. La normatividad en materia de empaques y embalajes, todavía no existe en México, solamente se tienen propuestas de norma, aunque en la ley General del equilibrio ecológico y protección al ambiente y en los artículos 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 141 y 143 especifica que desde un punto de vista de sustentabilidad la producción de basura representa la pérdida de recursos renovables y no renovables, la contaminación

2 del suelo, agua y aire y el creciente deterioro en la calidad de vida de los hombres de la tierra. El control de la problemática de la basura se establece en la NOM-O83-ECOL- 1996, que establece las condiciones que deben reunir los sitios destinados a la disposición final de los residuos sólidos municipales, las normas no son aplicables por lo menos a nivel estatal ya que no existen estudios al respecto, sin embargo se tienen otros que el 8% del volumen de la basura es material plástico, habiendo un gasto de materias primas y energía que conllevan a un costo ambiental que se reparte en la población y que se paga durante la compra del producto que en varias ocasiones el costo del empaque o embalaje es mas alto que el mismo producto, el costo lo justifican por los daños a la salud pública, deterioro de la calidad de vida y aumento del pago fiscal por conceptos de tratamiento y potabilización del agua, así como saneamiento básico. En este aspecto podemos escribir una serie de observaciones con el fin de reducir los volúmenes de envases en los tiraderos, por ejemplo todos los recipientes desechables deben tener el código de impacto obligatorio de gestión que corresponde a la disposición cuando se convierte en envase usado, aprovechamiento de los envases residuales para utilizar los materiales que lo componen, racionalizar la producción de envases, control de la importación de envases y materiales para el mismo fin y la norma que se establezca en México deberá tener observaciones como las siguientes, al fabricar los envases deberá ser con tecnologías limpias y buscar minimizar los consumos de energía de materias primas, así como de los materiales tóxicos y de agua, también los contaminantes que recibe el aire suelo y agua; que permitan el reúso, reciclaje, compostaje, incineración para evitar la disposición final controlada. ASPECTOS TECNICOS DE LOS PLASTICOS.- El PET fue patentado en 1941 por J.R. Whinfield y 15 años después J.T. Dickson inicio en la república de Alemania su comercialización como fibra textil y como película plástica para empaques y en cintas magnéticas, pero a mediados de la década de los 70 s se obtuvieron polímeros de alta pureza factibles de utilizar en la fabricación de botellas para productos como bebidas carbonatadas, licores y envases para alimentos; posteriormente en los 80 s el uso fue extendido al sector electrico-electronico y a la industria automotriz. OBTENCION.- Se obtiene al hacer reaccionar el ácido tereftálico o el dimetiltereftálato con el etilenglicol, la reacción se realiza a temperaturas y presiones de vacío controlados obteniendo cuerpos sólidos en forma de espaguetis que requieren enfriamiento para su estabilización. PROPIEDADES.- El PET tiene una viscosidad entre 0.5 y 0.6 centiestokes, esta propiedad le da resistencia a la tensión, a la abrasión y hace imposible la reacción química con hidrocarburos aromáticos, alcoholes, detergentes, soluciones acuosas de ácidos débiles y fuertes, blanqueadores, etc. APLICACIONES.- El PET grado fibra tiene propiedades de resistencia, contracción y elongación, se utiliza en llantas, cordeles, mangueras y cinturones; el grado botella se utiliza para envasar alimentos, jugos de frutas, mostazas, vinagre, bebidas carbonatadas, shampoos, cosméticos, antisépticos y medicamentos y el grado ingeniería se usa para la fabricación de recipientes electrodomésticos, tostadores, freidores, tenazas eléctricas, sartenes eléctricos, planchas, secadores de cabello, etc. Existen otros que se llaman grado película y se usan solamente para productos muy sensibles a la humedad y que requieren un alarga vida de anaquel como dulces, galletas, fármacos, reactivos y polvos para preparar bebidas.

3 LOS PLASTICOS EN EL MEDIO AMBIENTE. Se considera que estos materiales contribuyen en una mayor proporción a la formación de residuos que tiene la sociedad pero estudios realizados por especialistas indican que solamente el 4% del petróleo comercial es utilizado para este fin. Es muy frecuente encontrar en los basureros la incineración de los plásticos, desprenden un alto poder calorífico, consumen aire en la combustión y desprenden compuestos volátiles como son: cuando se quema el PVC se genera ácido clorhídrico y si se trata de recina poliester se genera HCN, sin embargo cuando la combustión es incompleta se produce hollín, otros contienen aditivos que se quedan en las cenizas y provocan transformación del suelo; durante la combustión el medio ambiente más afectado es la atmósfera ya que se incrementa de los compuestos amoniaco, dioxidos de azufre, compuestos de nitrógeno, ácidos orgánicos que tienen propiedades corrosivas (Héctor Martínez Frías, ESIQIE- IPN.) ESTUDIO DEL MERCADO.- La industria de las resinas sintéticas en México, esta compuesta por más de 80 empresas que dependen de las importaciones de las materias primas así como de productos auxiliares, el crecimiento de este sector de 1990 a 1993 fue del 14% considerando las fibras textiles y recinas epóxicas. Los plásticos de mayor consumo son el Polietileno de baja densidad con un 25%, el PVC con 17% y el Polietileno de alta densidad con 15% por lo cual de estos datos deducimos que el sector de mayor consumo es el de envases y embalajes, en el caso del PET la utilidad más grande se tiene en los envases desechables. Con respecto a la producción de resinas sintéticas en México los plásticos termofijos en 1993 se obtuvieron 302, 773 toneladas y de termoplásticas fue 1, 219, 614 toneladas; también importamos plásticos termofijos 11, 471 toneladas y termoplásticos 207, 563 toneladas y exportamos plásticos termofijos 4885 ton. y termoplásticos ton.; en cuanto a la producción y consumo de resinas generamos, en la producción 1,521,987 ton. y consumimos 1,442,482 ton. En cuanto al PET grado botella, el mercado nacional ha crecido aceleradamente en los últimos años y se espera que continúe así debido a la introducción masiva de envases para las bebidas carbonatadas existiendo dos productores nacionales: Celanese y Kimex. Se tiene las siguientes cifras en cuanto al consumo de PET grado botella, producción 33,289 ton./año, importaciones 279 ton., exportaciones 1491 ton. y consumo aparente 33,289 ton., podríamos seguir enumerando el consumo de cada uno de los plásticos que se fabrican y consumen en la república mexicana que es bastante significativo y preocupante en el aspecto ambiental debido a los envases y embalajes cuya disposición final son los basureros municipales que se ubican a lo largo del territorio. III.- METODOLOGIA 1.- El desarrollo del estudio se inicia con la revisión bibliográfica de otros estudios realizados en el país principalmente del reciclado de plásticos. 2.- Asistencia a la reunión anual que promueve el programa universitario del medio ambiente, para adquirir metodología y conocimientos técnicos para la resolución de los problemas ambientales generados por plásticos PET en el estado de Oaxaca.

4 3.- Conocimiento de la generación de residuos sólidos de la zona metropolitana de la ciudad de México y su aplicación en los valles centrales del estado de Oaxaca. 4.- Reconocimiento del área de estudio, para identificar las principales fuentes generadoras de este residuo. 5.- Análisis de las fuentes generadoras e identificación de los proveedores de botellas PET en el municipio del centro y conurbados. 6.- Evaluación del potencial generado por medio de entrevistas y estudios de generación de residuos sólidos. 7.- Aprovechamiento de la botella PET residual desechados en el aprovechamiento del agua purificada y bebidas carbonatadas que se envasan en el mismo material y que se distribuyen en los valles centrales. 8.- Diseño y construcción de máquinas de compactación y molienda, para aprovechar los residuos para producir PELLET, proponiendo alternativas de uso como son: madera plástica, recipientes para usos no domésticos, etc. 9.- Análisis de resultados obtenidos en el estudio Conclusiones y recomendaciones. IV.- RESULTADOS OBTENIDOS La zona metropolitana de la ciudad de México genera 18,000 ton. diarias de residuos sólidos, de los cuales 51% son residuos de alimentos, 6% de jardinería, 18% de papel y cartón, 8% de plásticos, 5% de vidrio, 3% de lata, 3% de residuos sanitarios y 16% de residuos diversos (Departamento del Distrito Federal). En la ciudad de Oaxaca estos porcentajes se repiten en algunas colonias clasificadas como clase media y media alta, pero en las colonias de clase baja, estos porcentajes de abaten aumentando los residuos de jardinería y sanitarios. Con referencia a la generación del plástico PET, se aprovecharon los estudios realizados por M. Alonso Gutiérrez, correspondiente a estudios de generación del agua embotellada en plástico PET, incrementando el número de botellas encontradas en las bebidas carbonatadas que distribuyen las empresas Pepsi-Cola, Coca-Cola y el Rey. Los envases que se desechan en la industria del agua embotellada son de medio litro, dos litros y la de un galón y de las marcas Gugar, Bonafont, Electropura, Santa María, Evian, Aqua Roma, Osmopura, Ciel y otros; en la industria del refresco encontramos botellas de PET retornables y no retornables, de volúmenes de medio litro y de dos litros, que por su costo el consumo de botellas no retornables es más grande.

5 Tabla 1.- Datos técnicos obtenidos en el estudio CARACTERISTICAS AGUA EMBOTELLADA BEBIDAS CARBONATADAS Cd. de Oaxaca y zona conurbada 3,000,000 de botellas al 5,000,000 de botellas al 5 habitantes consumen 1 botella de agua al día 1.75 botellas de agua al día Cd. de Oaxaca y zona conurbada generan: 60 ton de plástico PET al 75 ton. de plástico PET al Empresas locales producen 30 ton. de plástico PET al Cero toneladas al Empresas foráneas producen 30 ton. de plástico PET al 75 toneladas de plástico PET al 1 ton. de plástico PET 30 mil botellas 22 mil botellas. Tabla 2.- Peso de las botellas, realizado en las condiciones de la ciudad de Oaxaca Botella de 1.5 l. ACQUA ROMA con C/tapa = g.; s/tapa=45.79 g. etiqueta Botella de 1.5 l. Peñafiel con etiqueta c/tapa=49.6 g, s/tapa=46.3 Botella de 2 l Coca-Cola no retornable c/tapa=60.29 g. s/tapa= 57.8 g Botella de 500 ml Ciel s/anillo y s/etiqueta c/tapa=28.6 g. s/tapa= 20.7 g Peso promedio de las botellas g. Tabla 3.- Consumo de botellas de PET en la zona metropolitana de la Cd. de México. COMPAÑIA CONSUMO (botellas/día) CONSUMO (Kg/día) DESECHO (Kg/día) PRECIO DE DESECHO ($/Kg) Industria 258,000 12, embotelladora de México, S.A. Embotelladora 215,000 10, Metropolitana Cia. Exportadora de 80, aguas minerales Jugos de frutas 75, Mundet Soc. Coop. Pascual. 60, Total 688,000 33, ESTUDIOS DE GENERACION.- Los estudios de generación realizados en algunas áreas de la zona de estudio nos arrojan cantidades muy pequeñas de botellas recolectadas, consideramos que la gente no esta disciplinada para efectuar la disposición final en los contenedores por lo que solamente recolectamos del 10 al 20% de las cantidades vendidas en la zona de estudio por lo que estimamos que estas cantidades

6 aumentaran en función del programa de recolección de botellas y de la motivación promovida. DISEÑO Y CONSTRUCCION DE MAQUINA COMPACTADORA Y MOLIENDA DE PLASTICOS PET.- El proyecto desarrollado para el reciclamiento de las botellas PET del agua embotellada considera propiedades especificas que tienen los recipientes utilizados en el mercado del agua embotellada, pero al considerar las botellas de PET utilizadas en la industria de aguas carbonatadas, es conveniente rediseñar el sistema de corte ya que las botellas retornables y no retornables que utilizan las envasadoras Pepsi- Cola y Coca-Cola tienen propiedades físicas diferentes, como resistencia al impacto, a la flexión, a la tensión y deformación al corte. Estos equipos tienen la capacidad para procesar de 1.5 a 2 toneladas de botellas al día, el costo oscila entre los 20 mil y 30 mil pesos, costo que esta al alcance de los municipios conurbados de la ciudad de Oaxaca. El producto final obtenido en el molino será PELLET grado fibra,con características para ser empaquetado y transportado a centros industriales como la ciudad de Puebla, ciudad de México, Veracruz, Chiapas, etc. OTROS RESULTADOS TEORICOS.- Se tienen los diagramas del proceso de reciclado de PET, acondicionado a los municipios de Oaxaca, tomando en cuenta para el diseño los sistemas de recuperación CPRR, DOW, REKO. V.- ANALISIS DE RESULTADOS La composición química de la basura en los tiraderos municipales de Oaxaca no es la misma que la zona metropolitana de la ciudad de México, seguramente se debe al nivel industrial que tienen las ciudades sin embargo, la composición de plástico son equivalentes en algunas áreas, tomando en cuenta la población y los niveles de vida. Los resultados obtenidos en los estudios de generación no aclaran el número de botellas por volumen, que es una limitante para el diseño de las maquinas utilizadas en el reciclaje por lo que se dio un sobrediseño para tener la garantía en los procesos de compactación y molienda. Hace falta tener centros de acopio de otros materiales en la ciudad de Oaxaca para la recolección de residuos importantes como aluminio, fierro, vidrio, etc. como se da en otras ciudades industrializadas en el país, porque se observa en los basureros de Oaxaca otros materiales de importancia. Las maquinas diseñadas modificaran sus sistemas de corte y compactación para procesar las botellas de las bebidas carbonatadas, así como la capacidad de producción ya que se estima que cuando se tenga publicidad en el radio, televisión y otros medios del acopio del PET el volumen de la generación será mayor.

7 VI.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. El estudio del proyecto ha tenido aplicación en el distrito de Etla, Oaxaca que por la falta de recursos económicos solamente tienen un centro de acopio que recibe los desechos de los municipios que pertenecen a este distrito, haciendo separación manual de algunos productos de importancia con personal no calificado. Es conveniente que la metodología del proyecto sea extendida a las autoridades encargadas de la protección del medio ambiente o de empresas concesionadas, para aprovechar los recursos no renovables de petróleos mexicanos que actualmente se pierden y perjudican a la atmósfera durante la incineración y al suelo por la erosión. También se hace necesario elaborar la normatividad ambiental aplicable a los envases y embalajes con el principio de que los fabricantes del producto sean los responsables de la disposición final. En los centros educativos del país se debe implementar laboratorios de plásticos con el fin de conocer a mayor profundidad las emisiones que se generan durante la combustión así como el impacto en la atmósfera, en el suelo y en la salud humana. En los municipios de Oaxaca queman los residuos plásticos porque desconocemos el impacto hacia el medio ambiente, se recomienda que los comités de ecología municipal promuevan cursos de capacitación y análisis de la disposición final de los residuos sólidos así como los daños de los lixiviados en los sistemas acuíferos, cuerpos receptores y el mismo suelo. VII.- BIBLIOGRAFIA 1.- Departamento del Distrito Federal. Estudios de generación de residuos sólidos 2.- ESIQIE - IPN. Seminario de investigación 3.- Angulo Sánchez. Caracterización fisicoquimica de polimeros. 4.- SEMIP. Plásticos de Ingeniería. Comisión Petroquímica Mexicana. 5.- Seymour.Reciclaje de Residuos Sólidos 6.- Instituto Mexicano del Plástico Industrial. Reciclado.