VALQUIBIO: Procesos de valorización de envases multicapa mediante reciclado químico y su bioconversión a polímeros compostables

El proyecto VALQUIBIO, que ITENE lleva a cabo con el respaldo del IVACE a través de los fondos FEDER, tiene por objetivo el desarrollo de un sistema integrado que explore la sinergia de procesos químicos y de bioconversión avanzados para la valorización de envases actualmente no reciclables (bandejas multicapa PET/PE) en materiales de envases biodegradables y compostables como el PHA (polihidroxialcanoato), así como en monómeros de alto valor para la industria del PET tales como el ácido tereftálico (TPA) o el Bis(2-Hidroxietil) tereftalato (BHET).

Contexto

En la actualidad, el PET (tereftalato de polietileno) es uno de los materiales más reciclados, principalmente mediante el uso de procesos mecánicos. Esto no ocurre así cuando va combinado con otros materiales, como en el caso de los residuos de envase multicapa rígidos de PET/PE (tereftalato de polietileno/polietileno).

La primera limitación técnica para su valorización se encuentra en la detección e identificación de estos residuos de envase, ya que en la actualidad los sistemas de identificación presentes en las actuales plantas de gestión se basan en sistemas ópticos que emplean la Espectroscopía del Infrarrojo Cercano (NIR, por sus siglas en inglés), que permite identificar la estructura del polímero en cuestión. Esta tecnología tiene una capacidad de penetración en la matriz de los polímeros limitada, detectando únicamente la capa superficial de la estructura multicapa PET/PE, lo que ocasiona que las bandejas multicapa de PET/PE sean, en su mayoría, clasificadas como PET.

La segunda de ellas, y la que implica una mayor limitación a la hora de su valorización, se debe a la incompatibilidad e inmiscibilidad entre materiales de distinta naturaleza, PET y PE, que se traduce en la necesidad de utilizar compatibilizantes de mayor coste para su procesado.

Debido a estas limitaciones, en la actualidad, los residuos de envase multicapa son difícilmente valorizados y son depositados en vertedero.

Resumen y objetivos

Debido al escenario actual en lo que al reciclado de envases multicapa se refiere, el proyecto VALQUIBIO se plantea como objetivo general la investigación y desarrollo de procesos químicos y biológicos avanzados para la valorización de envases no reciclables en la actualidad como son las bandejas multicapa de PET/PE y su transformación en materiales de envases biodegradables y compostables como el PHA (polihidroxialcanoato), así como en materiales de alto valor para la industria del PET tales como el ácido tereftálico (TPA) o el Bis(2-Hidroxietil) tereftalato (BHET).

Con el fin de lograr estos objetivos, el proyecto abordará el desarrollo de procesos que permitan mejorar la valorización de los residuos durante el fin de vida de los envase multicapa. De esta manera el proyecto permitirá a la industria afrontar tanto los nuevos retos para el uso de material plástico reciclado, como su uso seguro y la valorización alternativa para reducir el ratio de envases que son enviados a vertedero o incinerados:

• En el proyecto se abordará el desarrollo de procesos de deslaminado de las estructuras multicapa basados en la disolución selectiva con fluidos supercríticos de una de las capas (como la sellante, adhesiva o barrera) y en el desarrollo de procesos de despolimerización de la capa de PET vía solvólisis, separando y recuperando los productos de reacción obtenidos.
• Este proyecto complementará los procesos de deslaminado y de despolimerización con el desarrollo de un proceso de producción utilizando los monómeros/oligómeros procedentes del PET así como los polioles del PE para la producción de PHA.
• Seguidamente, se desarrollarán procesos de bioconversión de los compuestos obtenidos (polioles procedentes de la capa de PE oxidado y subproductos de los procesos de solvólisis del PET) en PHAs. La producción de estos PHAs se llevará a cabo a partir de microorganismos seleccionados capaces de utilizar los monómeros de la solvólisis del PET y los polioles como sustrato metabólico. Los PHAs (biodegradables) presentan unas propiedades mecánicas similares a las poliolefinas, y, poseen una buena capacidad barrera a la humedad (similar al PET). Todo ello, los hace útiles en un amplio rango de campos, como la medicina, la farmacia, o la industria agroalimentaria.
• Por último, con el fin de implantar estos procesos en un entorno industrial, se estudiará la escalabilidad del proceso mediante pruebas a escala pre-piloto. Para evaluar la viabilidad técnica de las tecnologías desarrolladas, incluirá el uso de reactores prepiloto y el uso de técnicas de simulación de procesos químicos. Los resultados obtenidos permitirán determinar los próximos pasos a seguir para la implantación de estas tecnologías y emplearlas en la producción de productos económicamente viables.

Resultados

LÍNEA 1: Desarrollo de procesos de deslaminado de estructuras multicapa y de despolimerización de capas de PET para mejorar la valorización de residuos de envase

• Se ha desarrollado un proceso de deslaminado de envases rígidos multicapa para separar las capas de PET y PE, de manera que cada uno de los sustratos pueda seguir una ruta de valorización independiente, facilitando su reciclado y valorización.

LÍNEA 2: Conversión biotecnológica de residuos de bandejas multicapa de PET/PE en un plástico compostable mediante el uso de microorganismos

• Se han desarrollado pretratamientos químicos y enzimáticos para inducir un aumento en el grado oxidación del PE, consiguiendo un aumento de la accesibilidad de los microorganismos a este sustrato. Todo ello ha permitido utilizar tanto los polioles como los oligómeros procedentes del PET como sustrato de fermentación.