EXTRECH: Desarrollo y formulación de aditivos funcionales y nuevos grados poliméricos sostenibles mediante extrusión reactiva

Proceso de extrusión reactiva realizado por ITENE para la mejora de propiedades de plástico en EXTRECH

El proyecto EXTRECH, que ITENE lleva a cabo con el respaldo del IVACE a través de los fondos FEDER, tiene por objetivos el desarrollo de nuevos métodos de modificación sostenible para la producción de un portfolio de nano/microaditivos para su aplicación en materiales reciclados y compostables, así como el desarrollo de nuevas formulaciones basadas en materiales compostables y reciclados (PEAD) mediante el uso de tecnologías de extrusión reactiva para aplicaciones de extrusión film-soplado y extrusión-soplado de cuerpo hueco, respectivamente.

Contexto

El consumo de plásticos ha ido incrementándose en los últimos años debido a la versatilidad en términos de propiedades de esta familia de materiales (ligereza, facilidad de transformación o bajo coste), llegando en 2019 a los 368 millones de toneladas, nueve millones de toneladas más que en el año anterior (Infome Plastics, the facts 2020). De esta producción, el 39,6% se destina a la fabricación de envases, que a su vez generaron un total de 17,8 millones de toneladas de residuos, de los cuales se reciclan aproximadamente 7,5 millones de toneladas.

Ante esta situación, existe en la actualidad una creciente concienciación social que va, además, en línea con una serie de normativas y directivas que entrarán en vigor en los próximos años y a las que la industria relacionada con el sector plástico deberá adaptarse (Plan de Acción de la UE para la Economía Circular, el Proyecto de Ley de Residuos y Suelos Contaminados, la Estrategia Española de Economía Circular o el Plan Integral de Residuos (PIR) de la Comunitat Valenciana).

A pesar de todo ello, según los datos de la Plastic recyclers Europe, la capacidad instalada para reciclaje en Europa es actualmente de 2,4 millones de toneladas para LDPE (polietileno de baja densidad) y de 1,7 millones de toneladas para PEAD (polietileno de alta densidad) y de PP (polipropileno). De ellas, en España se dispone de capacidad para reciclar 312.000 toneladas y 221.000 toneladas de LDPE y PP/PEAD, respectivamente. Por tanto, a la luz de estos datos existe aún un amplio campo de mejora.

Por otro lado, se ha despertado un gran interés en la industria que emplea o fabrica envases y embalajes por el desarrollo de materiales obtenidos a partir de fuentes renovables y sostenibles que estén en línea con la nueva legislación. Además, por primera vez, en 2020 el crecimiento de los polímeros biobasados supera al de polímeros convencionales, tal y como refleja un estudio llevado a cabo por Renewable Carbon Publications.

Resumen y objetivos

La mejora de las propiedades tanto de los materiales reciclados como de materiales compostables es una necesidad que demanda tanto el sector de materia prima como el sector de los convertidores y los usuarios finales. Por ello, en el proyecto EXTRECH se empleará la tecnología de extrusión reactiva con el objetivo de mejorar dichas propiedades, contribuyendo así a «cerrar el círculo» de los ciclos de vida de los productos, reduciendo adicionalmente el impacto medioambiental que puedan suponer estos materiales.

Con el proyecto EXTRECH se pretende simplificar tanto el procesado de materiales reciclados como el de formulaciones compostables basadas y desarrolladas a partir de fuentes renovables para facilitar su reciclaje reduciendo el número de materiales plásticos que conforman el envase e incluso los espesores de estos, gracias a la tecnología de extrusión reactiva empleada para llevar a cabo los distintos desarrollos. Así, mediante el uso de la tecnología propuesta, se contribuirá a fomentar una producción y distribución de productos envasados más respetuosa con el medio ambiente.

Por todo ello, dentro del proyecto se han planteado dos objetivos principales:

  • Desarrollo de nuevos métodos de modificación sostenible para la producción de nano/microaditivos para su aplicación en materiales reciclados y compostables.
  • Desarrollo de nuevas formulaciones basadas en materiales compostables y reciclados (PP y PEAD) mediante el uso de tecnologías de extrusión reactiva para aplicaciones de extrusión film-soplado y extrusión-soplado de cuerpo hueco, respectivamente.

Start Tech Session

En un evento online se relataron los objetivos que se persiguen, especialmente las acciones dirigidas a mejorar las propiedades de poliolefinas recicladas y biopolímeros compostables.

Además, se identificaron los retos a los cuales se piensa poner solución durante el proyecto y los antecedentes que motivan dichos retos: aumento de la demanda de los materiales en análisis en el sector del packaging por su alineación con los objetivos de la Estrategia Española de Economía Circular.

Nota de prensa

Se trabajará en la mejora de las propiedades de poliolefinas recicladas y biopolímeros compostables para aplicaciones de alto valor añadido con tecnologías de extrusión reactiva. para ello, se abordará el desarrollo de nuevas formulaciones de materiales plásticos para aplicaciones de extrusión film-soplado y extrusión-soplado de cuerpo hueco, respectivamente. Puede saber más en esta nota de prensa.

ITENE mejora las propiedades de poliolefinas

Resultados

Tech Transfer Session

En una Tech Transfer Session online, que se celebró bajo el título ‘Materiales biobasados y reciclados mejorados por extrusión reactiva para packaging’, se presentaron los prototipos de botella en HDPE reciclado y bolsa de biopolímero fabricados para acercar las poliolefinas recicladas y los biopolímeros al mercado, convirtiéndolos en alternativas viables y sostenibles de los materiales plásticos de origen fósil. También se mostraron las pruebas piloto e industriales realizadas por ITENE y el trabajo llevado a cabo para posicionar en el mercado el uso de materiales mejorados para aplicaciones tanto alimentarias como no alimentarias.

LÍNEA 1: Mejora de prestaciones de los polímeros compostables PLA y PBAT para su aplicación en envases flexibles aptos para contacto alimentario 

Se han mejorado las propiedades del PLA (ácido poliláctico) y el PBAT (tereftalato de adipato de polibuteno) y se ha reducido el coste del segundo para impulsar su aplicación en envases flexibles tipo bolsa y films para alimentos en sustitución de los materiales de origen fósil actuales. 

  • Se ha empleado la extrusión reactiva para mejorar la flexibilidad y procesabilidad mediante extrusión film soplado del PLA y se ha obtenido además un buen grado de transparencia en el material. 
  • Se ha aplicado la extrusión reactiva sobre el PBAT, reduciéndose su coste y mejorándose sus propiedades mecánicas. 

Nota de prensa

ITENE ha logrado mejorar las propiedades de los polímeros compostables PLA y PBAT y reducir el coste de este último para impulsar su aplicación en envases flexibles tipo bolsa para alimentos en sustitución de materiales de origen fósil actuales. Puedes saber más en esta nota de prensa.

LÍNEA 2: Mejora de prestaciones del plástico PEAD reciclado para su aplicación en envases de productos de limpieza 

Mediante extrusión reactiva se han mejorado la procesabilidad y las propiedades mecánicas y químicas (resistencia al stress cracking) del PEAD (polietileno de alta densidad) procedente de reciclado posconsumo para emplearlo en procesos de transformación de extrusión-soplado de envases de productos de limpieza. 

  • Se han obtenido formulaciones que presentaban una reducción del índice de fluidez del material, clave para su procesabilidad mediante extrusión-soplado, de hasta un 60% (20 g/10min a 190 C; 21,6 kg). 
  • Se ha mejorado hasta en 4 veces la resistencia al stress cracking -alcanzándose valores alrededor de 100h- y de la ductilidad a través del aumento de la elongación a rotura, desde un 80% inicial hasta valores incluso superiores a los de PEAD virgen (1200-1300%) (empleando la metodología ISO 527-2). 

  • Mediante extrusión-soplado, las formulaciones más prometedoras se han empleado en la producción de envases de medio litro para productos de limpieza, observándose una procesabilidad muy similar a la del PEAD virgen. 
  • Se ha obtenido una mejora de la resistencia a la compresión de hasta un 20% y un 40% de envases vacíos y llenos, respectivamente, respecto al PEAD reciclado posconsumo de partida. 

Plástico reciclado PEAD mejorado por ITENE para envases de productos limpieza en EXTRECH

Nota de prensa

ITENE ha mejorado la procesabilidad y las propiedades mecánicas y químicas (resistencia al stress cracking) de uno de los principales plásticos empleados actualmente en la industria, el polietileno de alta densidad (PEAD), procedente de reciclado posconsumo, con el fin de aplicarlo en procesos de transformación de envases de productos de limpieza. Puedes obtener más información en esta nota de prensa.

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