Eliminación de compuestos olorosos en poliolefinas postconsumo mediante extracción con vapor y la incorporación de aditivos.

Abstract

[ES] Actualmente la recuperación de los residuos de envases postconsumo para la fabricación de nuevos productos plásticos se ve limitada por la posible presencia de contaminantes de diferente tipo y naturaleza, entre los que destaca la presencia de constituyentes olorosos, de manera que los productos obtenidos no cumplen con las exigencias de la industria y los consumidores. A pesar de la amplia variedad química de los componentes del olor, los procesos de lavado implementados actualmente en las plantas de reciclaje se basan principalmente en agua fría o caliente, con o sin adición de sosa cáustica (la adición de sosa caustica no es apta para todo tipo de polímeros ya que puede dar lugar a la formación de sustancias secundarias peligrosas) y detergentes como método para eliminar olores en materiales plásticos. Estos medios de lavado son efectivos para eliminar la suciedad visible y la contaminación orgánica presente en los plásticos, pero no pueden eliminar de manera eficiente todos los componentes del olor, especialmente porque estos componentes suelen tener una amplia gama de propiedades fisicoquímicas y algunos tienen la capacidad de absorberse fuertemente a la matriz polimérica, lo que dificulta su eliminación. La creciente conciencia ambiental y la necesidad de poner en valor los materiales plásticos postconsumo ha despertado el interés por desarrollar técnicas que permitan obtener altos niveles de descontaminación, que no se podrían obtener mediante el lavado convencional. En la actualidad la mayor parte de estas técnicas está en desarrollo a nivel de laboratorio y no se implementa a nivel industrial. Para el desarrollo del Trabajo Final de Máster se propone la eliminación de compuestos olorosos en poliolefinas postconsumo (material plástico reciclado). Para ello se realizarán varios casos de estudio donde se complementarán para obtener unos resultados óptimos, de manera que el proyecto tendrá tres líneas de trabajo principales: - Eliminación de olores en poliolefinas postconsumo mediante extracción con vapor de agua (arrastre con vapor). - Incorporación de aditivos (Masterbatch) en poliolefinas postconsumo para eliminar/enmascarar olores. - Combinación de las dos técnicas anteriores: Eliminación de olores en poliolefinas postconsumo mediante extracción con vapor de agua (arrastre con vapor) + incorporación de aditivos (Masterbatch) en poliolefinas postconsumo para eliminar/enmascarar olores.

Para la eliminación de olores se realizará la descontaminación mediante vapor de agua presupurizado en una extrusora en doble husillo. Para llevar a cabo la descontaminación mediante vapor de agua en extrusora doble husillo, se pretende inyectar vapor de agua en una extrusora (doble husillo) co-rotante con el fin de poder aprovechar la capacidad de mezcla de esta máquina para incrementar la ratio de difusión del vapor de agua y poder aumentar la efectividad en el proceso de devolatilización. La efectividad del proceso dependerá de las presiones internas en la extrusora para producir una buena interacción del vapor de agua con la matriz polimérica y con los volátiles atrapados en ella. También será importante tener en cuenta el diseño de husillo y las condiciones de proceso. Especialmente la velocidad y la producción en Kg/h serán los factores clave en este aspecto, además, obviamente, del caudal de vapor de agua empleado. A continuación, se muestra un esquema del proceso de Devolatilización que se pretende implementar en el TFM:

Figura 1. Esquema conceptual del proceso de Devolatilización mediante vapor de agua Por otro lado, la incorporación de aditivos se realizará utilizando maquinaria disponible el AIMPLAS. Instituto Tecnológico del Plástico. En concreto se utilizará un equipo mezclador Brabender en el que se introduce el material plástico y se incorpora el aditivo.

OBJETIVOS: El objetivo principal de este proyecto es evaluar la efectividad en la eliminación de olores mediante la aplicación de un proceso de ex

[EN] Currently, the recovery of post-consumer packaging waste for the manufacture of new plastic products is limited by the possible presence of contaminants of different types and nature, among which the presence of odorous constituents stands out, so that the products obtained do not comply with the demands of industry and consumers. Despite the wide chemical variety of odour components, the washing processes currently implemented in recycling plants are mainly based on hot or cold water, with or without the addition of caustic soda (the addition of caustic soda is not suitable for all kinds of polymers as it can give rise to the formation of secondary dangerous substances) and detergents as a method to eliminate odours in plastic materials. These scrubbing media are effective in removing visible soil and organic contamination from plastics, but cannot efficiently remove all odour components, especially as these components typically have a wide range of physicochemical properties and some can to be strongly absorbed into the polymeric matrix, which makes it difficult to remove. The growing environmental awareness and the need to value post-consumer plastic materials have sparked interest in developing techniques that allow high levels of decontamination to be obtained, which could not be obtained through conventional washing. Currently, most of these techniques are under development at the laboratory level and are not implemented at the industrial level. For the development of the Project, the elimination of odorous compounds in post-consumer polyolefins (recycled plastic material) is proposed. For this, several case studies will be carried out where they will complement each other to obtain optimal results, so that the project will have three main lines of work: - Elimination of odours in post-consumer polyolefins by extraction with steam (steam drag). - Incorporation of additives (Masterbatch) in post-consumer polyolefins to eliminate/mask odours. - Combination of the two previous techniques: Elimination of odours in post-consumer polyolefins by extraction with water vapor (steam stripping) + incorporation of additives (Masterbatch) in post-consumer polyolefins to eliminate/mask odours.

To eliminate odours, decontamination will be carried out using pressurized water vapor in a double screw extruder. To carry out the decontamination by steam in a twin-screw extruder, it is intended to inject steam into a co-rotating extruder (double screw) to take advantage of the mixing capacity of this machine to increase the diffusion ratio. of water vapor and to be able to increase the efficiency in the devolatilization process. The efficiency of the process achieved the internal pressures in the extruder to produce a good interaction of the water vapor with the polymeric matrix and with the volatiles trapped in it. It will also be important to consider screw design and process conditions. Especially the speed and the production in Kg/h will be the key factors in this aspect, in addition, obviously, to the flow of steam used. Below is a diagram of the Devolatilization process that is intended to be implemented in the TFM:

Figure 1. Conceptual scheme of the devolatilization process using water vapor On the other hand, the incorporation of additives will be carried out using machinery available at AIMPLAS. Technological Institute of Plastic. Specifically, a Brabender mixing equipment will be used in which the plastic material is introduced, and the additive is incorporated.

OBJECTIVES: The main objective of this project is to evaluate the effectiveness in eliminating odors through the application of an extraction process using steam. An additional objective is to determine the effectiveness in purifying odors by incorporating a masterbatch that allows us to removal or mask said odorous constituents. To achieve these main objectives, the following sub-objectives are defined: - Subject the plastic material to mechanical