Reciclaje cuaternario
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Recuperación de energía (reciclaje cuaternario)
La recuperación de energía (reciclaje cuaternario) se refiere a la recuperación del contenido energético de los plásticos. Esta es una forma efectiva de reducir el volumen de materiales orgánicos. La incineración destinada a la recuperación de energía es actualmente la forma más eficaz de reducir el volumen de materiales orgánicos. Aunque este método produce una cantidad considerable de energía a partir de polímeros, es ecológicamente inaceptable debido al riesgo para la salud de las sustancias tóxicas transportadas por el aire, por ejemplo, las dioxinas (en el caso de los polímeros que contienen cloro). Aparte de los métodos mencionados anteriormente, la reutilización directa de un material plástico (es decir, PET) podría considerarse como una técnica de reciclaje de orden cero. En muchos países es una práctica común rellenar y reutilizar botellas de PET. Sin embargo, esto debe hacerse con mucho cuidado ya que las botellas de plástico son más propensas que las de vidrio a absorber contaminantes, que podrían liberarse en el contenido (especialmente en los alimentos) cuando se vuelve a llenar la botella. Además, rellenar una botella de PET con una bebida de alto contenido alcohólico puede provocar la degradación de las cadenas macromoleculares con consecuencias impredecibles. Varios investigadores han probado todos los métodos mencionados anteriormente para reciclar materias primas. Todos estos métodos tienen muchas desventajas asociadas con ellos; por ejemplo, el reciclaje mecánico es adecuado solo para termoplásticos, y las pequeñas impurezas cambian las propiedades y el valor del polímero. Se obtiene un polímero de peor calidad que el polímero virgen (polímero ya degradado en los residuos). En su mayoría, el polímero reciclado es de color gris. La hidrogenación está asociada con un alto costo de hidrógeno gaseoso y se requiere una alta presión de hidrógeno durante la operación. La gasificación implica la formación de plástico fundido altamente viscoso junto con compuestos corrosivos. La despolimerización química también tiene desventajas: es difícil de aplicar a polímeros de adición y se requiere un acoplamiento de procesos. En el craqueo térmico se produce una mezcla de hidrocarburos y se forma una baja concentración del monómero original. Durante el craqueo catalítico y el reformado, el catalizador se desactiva por los residuos carbonosos descompuestos después de un tiempo debido al envenenamiento del catalizador por los compuestos de cloro y nitro presentes en el plástico de desecho. El plástico fundido altamente viscoso que se forma dificulta el flujo de calor. A pesar de los grandes avances logrados en la eficacia, eficiencia y precisión de estos polímeros y tecnologías, se requieren mejoras adicionales para cumplir con los requisitos prácticos de un sistema responsable y sostenible para el reciclaje de envases, materiales de embalaje, electrodomésticos y productos finales. vehículos fuera de uso, todos los cuales funcionan de conformidad con las leyes de reciclaje de los países desarrollados y en desarrollo. Por lo tanto, se puede concluir que, aunque hay una serie de tecnologías disponibles, existe la necesidad de desarrollar métodos más económicos, seguros, ecológicos y sostenibles. De acuerdo con los principios del desarrollo sostenible (desarrollo que satisface las necesidades de la generación presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus necesidades), el objetivo de una política de gestión de plásticos no debe ser solo la reutilización de materiales poliméricos sino también la producción de materias primas (monómeros) a partir de los cuales podrían reproducirse, o otros productos secundarios valiosos, que podrían ser útiles como materia prima para una variedad de procesos industriales posteriores o como combustible para el transporte. En este sentido, entre las técnicas propuestas anteriormente para el reciclaje de polímeros de desecho, el método más desafiante es el reciclaje químico o de materias primas, y varias tecnologías han sido demostradas con éxito y continúan desarrollándose para estos fines. Hasta el momento, existen tres métodos principales para el manejo de los desechos plásticos: 1. Enterrar en vertederos 2. Incinerar 3. Reciclado hasta cierto punto. Cada método tiene sus propias limitaciones inherentes: por ejemplo, los vertederos ocupan espacio que se puede utilizar para medios más productivos como la agricultura. Se ha demostrado que los componentes plásticos de los residuos de los vertederos persisten durante más de 20 años. Esto se debe a la disponibilidad limitada de oxígeno en los vertederos; el entorno circundante es esencialmente anaeróbico. La degradación limitada que experimentan muchos plásticos se debe en gran parte a la degradación termooxidativa y las condiciones anaeróbicas en los vertederos solo sirven para limitar aún más las tasas de degradación. Los desechos plásticos en los vertederos también actúan como fuente de una serie de contaminantes ambientales secundarios. Los contaminantes a destacar incluyen compuestos orgánicos volátiles, como benceno, tolueno, xileno, etilbencenos y trimetilbencenos, que se liberan como gases y están contenidos en el lixiviado, y compuestos disruptores endocrinos, en particular bisfenol A (BPA). Además de sus propiedades de alteración endocrina, también se ha demostrado que el BPA liberado de los plásticos en los vertederos conduce a un aumento en la producción de sulfuro de hidrógeno por parte de las bacterias reductoras de sulfato en el suelo. Las altas concentraciones de sulfuro de hidrógeno son potencialmente letales. La incineración de residuos plásticos usados también tiene inconvenientes. Aunque la incineración de plástico supera algunas de las limitaciones impuestas a los vertederos, ya que no requiere un espacio significativo e incluso existe la posibilidad de recuperación de energía en forma de calor, existe una compensación significativa en esa incineración de plásticos. conduce a la formación de numerosos compuestos nocivos, la mayoría de los cuales se liberan a la atmósfera. Los hidrocarburos poliaromáticos (HAP), los PCB, los metales pesados, el carbono tóxico y los radicales libres a base de oxígeno, sin mencionar cantidades significativas de gases de efecto invernadero (GEI), especialmente el dióxido de carbono, se producen y liberan cuando se incineran los plásticos. Los importantes inconvenientes ambientales de la eliminación de plásticos a través de vertederos e incineración fueron la fuerza impulsora detrás del desarrollo de procesos de reciclaje de plásticos. Este capítulo incluye una revisión crítica del reciclaje químico de polímeros ampliamente utilizados como polipropileno (PP), poliestireno (PS), polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno de alta densidad (HDPE), cloruro de polivinilo (PVC) y PMMA.
Transformación de residuos en energía
Los residuos de los envases de plástico pueden reciclarse o someterse a conversión de residuos en energía con recuperación de energía. Los plásticos son un excelente combustible, en promedio superior a la nafta y pueden quemarse mezclados con los residuos sólidos urbanos (RSU). Las modernas plantas de combustión de residuos aseguran la contención de las emisiones atmosféricas y la combustión de plásticos no aumenta las emisiones de sustancias nocivas. En muchos casos, la conversión de residuos en energía es más barata que otros métodos de eliminación, tanto económicamente como en términos de equilibrio ecológico. Los plásticos, al ser excelentes combustibles, permiten el ahorro de petróleo. Cada planta de combustión de residuos consta de cinco secciones principales que permiten, respectivamente: - la preparación y alimentación de los residuos - la combustión de los residuos - la recuperación de calor - el control de las emisiones a la atmósfera - la estabilización y eliminación de las cenizas y residuos sólidos Los hornos de parrilla se utilizan principalmente en la combustión de residuos sólidos. Pueden ser de reja fija y de reja móvil. Su característica consiste precisamente en una rejilla sobre la que se forma un lecho de residuos de unas pocas decenas de centímetros de espesor. El aire necesario para la combustión se inyecta, en parte por debajo de la parrilla y en parte por encima de la cama. El aire sobre la parrilla proporciona el exceso de aire necesario para una combustión completa. Los hornos grill fijos tienen una capacidad reducida igual a unas pocas toneladas/día. De hecho, es el horno grill móvil que representa la solución más consolidada en el proceso de valorización energética de RSU con valorización energética. Consta de una cámara refractaria en cuya base se encuentra la suela de combustión formada por un sistema de rejillas y escalones móviles. Los residuos se introducen a través de la tolva en la parte más alta de la parrilla, desde donde un empujador los envía hacia los escalones inferiores. El aire de combustión se inyecta tanto desde la subparrilla como hacia la cámara de combustión. Este sistema de combustión fue concebido para los residuos tal como son: la cantidad de masa presente en estos residuos facilita el paso de la parrilla. Plantas de este tipo pueden quemar de 4 a 30 t/h de residuos y producir 450 kWh de electricidad por cada tonelada de residuos y, si es aprovechable, 1.000 kWh de calor a baja temperatura. La combustión realizada con estas características ya permite destruir las sustancias tóxicas liberadas durante el proceso, con una eficiencia igual o superior al 99,9%, despejando cualquier posible duda sobre la seguridad de las poblaciones. Los humos producidos se trasladan a una cámara de postcombustión para completar los procesos de combustión, condición indispensable para garantizar la ausencia de compuestos orgánicos en los humos que salen de la planta. Tras su paso por la cámara de postcombustión, tiene lugar la fase crucial del ciclo energético: los humos entran en la caldera, donde liberan su calor, transformando el agua en vapor. La energía contenida en el vapor se puede utilizar como energía térmica, es decir, energía eléctrica que también se puede utilizar para autoalimentar el sistema. A la salida de la caldera, los humos enfriados se introducen en el circuito de los distintos sistemas de depuración que permiten el abatimiento de los distintos tipos de contaminantes. De la combustión de los residuos, al final, quedan desechos - como residuos - que representan el 10-12% en volumen y el 15-20% en peso de los propios residuos y cenizas equivalentes al 5%. Los residuos se envían a vertederos o (si se inertes adecuadamente) se utilizan en algunos países como material para superficies de carreteras y otros usos civiles.