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Según la Agencia Europea del Medio Ambiente, el ciudadano europeo produce, de media, casi cinco toneladas de residuos al año. Solo el 38 % de estos residuos se recicla, y gran parte del resto termina en los vertederos.
«A medida que Europa busca cumplir sus objetivos ambientales y crear una economía circular, debemos encontrar nuevas formas de reciclar más materiales», comenta Janusz Sikora, investigador de la Universidad Tecnológica de Lublin (Polonia).
La innovadora tecnología desarrollada por Sikora y su equipo en el marco del proyecto NEWEX facilita a los fabricantes crear nuevos productos de mejor calidad a partir de residuos plásticos, ahorrando así tiempo y energía. Los investigadores están probando ya la eficacia con que esta nueva tecnología puede usar diferentes tipos de plásticos y rellenos.
Problemas agregados
El objetivo de Sikora era mejorar la capacidad de extraer recursos de gran calidad a partir de residuos. «Un ejemplo de ello consiste en usar plásticos fabricados con residuos reciclados de alimentos, plantas y conchas —agrega Sikora—. Aunque este proceso es bueno para la economía circular, las propiedades de esos plásticos se alteran de forma notable y tienen algunas limitaciones».
El equipo de Sikora se centró en las extrusoras que se emplean para fabricar productos de plástico como, por ejemplo, tuberías, canalones y revestimientos. En estas pequeñas máquinas de moldeo, primero se funden gránulos de plástico y, después, se empuja la masa fundida a través de una matriz preformada, para crear así objetos continuos con un perfil concreto.
«Con frecuencia, cuando llega el momento de fabricar un nuevo producto, el operario solo tiene que cambiar la matriz de la extrusora y ajustar la línea de fabricación», explica Sikora. Por desgracia, cuando se utiliza plástico reciclado de residuos como material de partida, las cosas se complican un poco más.
«Todo se reduce a la zona de alimentación ranurada, que monta cualquier extrusora de calidad —explica Sikora—. En esta zona, ubicada al principio del proceso de extrusión, se ejerce presión sobre el plástico que se introduce en la máquina y, de este modo, se aumenta el rendimiento general».
Pasar por la ranura
El principal reto al que se enfrentan los fabricantes es que las extrusoras necesitan un agregado plástico consistente compuesto por un solo tipo de granulado.
El plástico fabricado con residuos reciclados no solo es regranulado, es decir, que está formado por gránulos de muchos tamaños diferentes, sino que cada reciclador produce un regranulado con dimensiones distintas. Dado que este tipo de plástico pierde sus propiedades originales, es menos adecuado para el procesamiento.
«También hay que considerar la contaminación remanente en el plástico, que dificulta el proceso de extrusión de la máquina», apunta Sikora.
Todos estos factores no solo contrarrestan muchas de las ventajas ambientales de utilizar plásticos hechos con residuos reciclados, sino que además hacen que el uso de este material sea menos rentable y, por tanto, menos atractivo para los fabricantes.
«A partir de las conversaciones que he tenido con empresarios, he aprendido que lo que quieren es una extrusora en la que puedan cambiar las características geométricas de las zonas ranuradas», señala Sikora.
En otras palabras, lo que se necesita es una innovación que permita ajustar las dimensiones de las ranuras en función de las dimensiones del granulado o regranulado del plástico.
Operador sencillo
Inspirado por estas conversaciones, Sikora puso en marcha el proyecto financiado con fondos europeos NEWEX. «Nuestro objetivo era adaptar una extrusora monohusillo para que pudiera procesar plásticos fabricados con residuos reciclados de la forma más eficiente posible», agrega Sikora.
En el proyecto, que reunió a un equipo internacional de especialistas, se crearon modelos virtuales, digitales y en tres dimensiones de los elementos geométricos de la zona ranurada y del segmento giratorio del cañón. Después, el equipo de investigación llevó a cabo simulaciones, animaciones y cálculos por ordenador.
Esta labor dio lugar al desarrollo de un prototipo de extrusora que permite a los usuarios cambiar reiteradamente los elementos de diseño de la sección de alimentación ranurada, así como modificar por separado la profundidad de cada ranura y el número de ranuras. El prototipo también cuenta con un barril modificado que puede girar en cualquier dirección del tornillo extrusor y a la velocidad deseada, y el tornillo extrusor se rectificó para adaptarse al barril modificado.
«El diseño de NEWEX presenta diferentes elementos móviles que, ante el efecto del aumento de temperatura, sufren una dilatación térmica —explica Sikora—. Ello hace que el material líquido fluya hacia los huecos entre los elementos móviles». La innovación de NEWEX se centra en extrusoras con un rango de producción de varias toneladas de plástico por hora.
Industria 4.0
Aunque en un principio el prototipo se iba a utilizar como herramienta de demostración en Lublin, pronto atrajo el interés de una empresa polaca de extrusión. Junto con algunos de los socios del proyecto NEWEX, y con el apoyo del proyecto financiado con fondos europeos PROMATAI, el equipo trabaja ahora para seguir mejorando el prototipo de extrusora, integrando en el proceso funciones de inteligencia artificial que permitirán a la extrusora adaptar automáticamente la zona ranurada al tamaño del material de partida.
«Se trata de una buena noticia para los pequeños fabricantes y una noticia aún mejor para el medio ambiente», concluye Sikora.
El proyecto NEWEX se llevó a cabo con el apoyo de las acciones Marie Skłodowska-Curie.