ES2225908T3

ES2225908T3 - Procedimiento para clasificacion de polimeros.

Info

Publication number: ES2225908T3
Application number: ES97102115T
Authority: ES
Inventors: Laurent Dall'alba; Philippe Huybrechts
Original assignee: Total Petrochemicals Research Feluy SA
Current assignee: Total Petrochemicals Research Feluy SA
Priority date: 1996-02-19
Filing date: 1997-02-11
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2017-02-11
Also published as: DE69730368T2; EP0790277A1; EP0790277B1; DE69730368D1; ATE274550T1

Abstract

MEZCLAS DE RESIDUOS PLASTICOS SE PONEN EN CONTACTO SUCESIVAMENTE CON TOLUENO, XILENO, ETILBENCENO O UNA MEZCLA DE LOS MISMOS A TEMPERATURA AMBIENTE, CON TETRAHIDROFURANO A TEMPERATURA AMBIENTE, A CONTINUACION CON XILENO, PRIMERO OPCIONALMENTE A ALREDEDOR DE 75 (GRADOS) C Y/O 105 (GRADOS) C Y FINALMENTE DESDE 118 (GRADOS) C A TEMPERATURA DE EBULLICION; SE RECUPERAN SOLUCIONES DE POLIESTIRENO, CLORURO DE POLIVINILO, POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD(POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD/ POLIPROPILENO RESPECTIVAMENTE, MIENTRAS QUE TEREFTALATO DE POLIETILENO PERMANECE SIN DISOLVER. LOS POLIMEROS INDIVIDUALES PUEDEN SER RECUPERADOS DE SUS RESPECTIVAS SOLUCIONES. EL PROCEDIMIENTO ES PARTICULARMENTE UTIL PARA EL ANALISIS DE RESIDUOS PLASTICOS MEZCLADOS.

Description

Procedimiento para clasificación de polímeros.

El presente invento se refiere a un procedimiento para la clasificación de mezclas poliméricas, particularmente mezclas poliméricas del desecho doméstico; se refiere también al empleo de dicho procedimiento en el reciclado de polímeros.

Los polímeros se producen en cantidades cada vez en aumento. Su mayor parte es el termoplástico; genéricamente llamados plásticos, éstos se utilizan principalmente como materiales de envasado de un uso (pero también como película agrícola y para varios empleos en los sectores del automóvil, eléctrico y electrónico) y terminan como desecho de plásticos.

El desecho de plásticos se cuestiona ahora desde un punto de vista ecológico como (i) son escasos los sitios de relleno de tierras y (ii) se pierde el contenido de energía de los plásticos si estos se entierran.

Se utiliza frecuentemente la incineración para los desechos domésticos; esto es desde luego un medio apropiado para deshacerse de poliolefinas, cuya combustión bajo condiciones controladas proporciona agua, dióxido de carbono y tanto calor como el combustible, pero menos apropiado para muchos otros polímeros que tienden a carbonizarse y que tienen un valor de calentamiento inferior.

Desde hace tiempo se reclaman plásticos individuales. Sin embargo el desecho de plásticos está típicamente compuesto por una mezcla de varios de los plásticos siguientes designados como plásticos de artículos de consumo:

- cloruro de polivinilo (PVC),

- poliestireno (PS),

- polietileno de baja densidad (LDPE),

- polietileno de alta densidad (HDPE),

- polipropileno (PP), y

- polietilentereftalato (PET).

LDPE, HDPE y PP son poliolefinas (PO) y se refieren como "poliolefina" individual y colectivamente.

Se ha utilizado en pequeña escala en ciertos esquemas de reciclado semi-comerciales clasificación manual y mecánica de desechos de plásticos expedidos de esquemas selectivos de recogida; sin embargo son altamente ineficaces cuando se realizan por los propios consumidores y muy costoso cuando se realizan por personal especialmente adiestrado. Estos deben mejorarse todavía con el fin de aumentar el contenido de polímero específico. Existe por tanto una necesidad en el arte para un procedimiento mejorado para distribuir mezclas de plásticos de desecho en sus polímeros componentes. Existe así también una necesidad de medir o cuantificar la calidad de los procesos de clasificación de plásticos mezclados procedentes de desechos plásticos.

Existe también una necesidad para un método para analizar desechos de plásticos para determinar la cantidad de cada tipo de material componente (o familia de materiales). Evidentemente esta información encuentra muchos usos, tal como, por ejemplo evaluación del valor calorífico teórico asociado a la fracción polimérica en rechazo para incineración o, como se ha indicado antes, controlar la eficacia de métodos de clasificación, ya sea manual o mecánica.

Desecho de plásticos, como aquí se utiliza, designa cualquier mezcla constituida casi principalmente por plásticos y que puede contener, en adición, cantidades sustanciales de desechos no poliméricos tal como papel o metal.

Se ha propuesto ya en la WO-A-9103515 separar cada polímero de una mezcla físicamente mezclada de desechos plásticos mediante disolución selectiva. Sin embargo, este método requiere un control muy cuidadoso y preciso de temperatura y operación bajo alta presión.

Se ha previsto ya en la PE-A-530169 combinar una separación de una etapa en tres fracciones con una etapa de conversión en donde una o mas fracciones se transforman de nuevo en productos de bajo peso molecular que pueden reciclarse como suministro de producto. Sin embargo, este método requiere también operación a alta temperatura.

Otros procesos de disolución selectiva se describen en la US 4031039, JP 50070480 y B.J. Jody et al., "Recicling of Plastics in Automobile Shredder Residue", Proceedings of the 25th Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, vol. 5, 12-17, 08, 1990, páginas 131-134.

Constituye un objeto del presente invento el proporcionar un procedimiento para la clasificación de desechos de plásticos en fracciones, conteniendo cada una esencialmente un polímero o familia de polímeros.

Otro objeto del invento es proporcionar un procedimiento que puede operar a presión atmosférica.

Otro objeto del invento es proporcionar un método de laboratorio para determinar la cantidad de cada material plástico presente en una mezcla independientemente del tamaño de las piezas.

El procedimiento del invento para la clasificación de polímeros procedentes de desechos plásticos comprende las etapas siguientes:

(i): proporcionar una mezcla constituida, por lo menos, en su mayor parte por plásticos,

(ii): poner en contacto el desecho de plásticos con un primer disolvente elegido entre tolueno, xileno, etilbenceno y sus mezclas, a una temperatura entre 10 y 50ºC para formar una solución de poliestireno en dicho primer disolvente y un primer componente sólido restante,

(iii): separar la solución de poliestireno en dicho primer disolvente del primer componente sólido restante,

(iv): separar el poliestireno del primer disolvente,

(v): poner en contacto el primer componente sólido restante con tetrahidrofurano a una temperatura entre 10 y 50ºC para formar una solución de cloruro de polivinilo en tetrahidrofurano y un segundo componente sólido restante,

(vi): separar la solución de cloruro de polivinilo en tetrahidrofurano del segundo componente sólido restante,

(vii): separar la solución de cloruro de polivinilo del tetrahidrofurano,

(viii): poner en contacto el segundo componente sólido restante con xileno para formar por lo menos una solución poliolefínica en xileno y un tercer componente sólido restante que no contiene sustancialmente poliolefina,

(ix): separar por lo menos una solución de poliolefina en xileno del tercer componente sólido restante,

(x): separar las poliolefinas del xileno, y

(xi): recuperar un tercer componente sólido restante que comprende, esencialmente, polietilen tereftalato como material polimérico.

La presente descripción del procedimiento del invento se realiza con la presunción de que la composición inicial comprenda material de cada una de las categorías separadas.

El material de partida es desecho de plásticos mezclados, como se ha definido antes, si bien se prefiere utilizar desecho de plásticos domésticos mezclados. Primero se pone en contacto con tolueno, xileno, etilbenceno o una mezcla de estos (de preferencia tolueno, etilbenceno o una mezcla de estos) bajo condiciones apropiadas para disolver sustancialmente todo el PS presente en el material de partida mientras que deja sustancialmente todo el PVC, LDPE, HDPE, PP y PET sin disolver; condiciones típicas incluyen presión atmosférica o próxima a la atmosférica y una temperatura de 10 a 50ºC, de preferencia entorno de 20ºC. La solución se separa luego del primer componente sólido restante, y se recupera el PS de la solución con medios apropiados que son conocidos en el arte y por tanto no precisan ser descritos aquí.

El primer componente sólido restante se pone en contacto luego con tetrahidrofurano (THF) bajo condiciones apropiadas para disolver en THF sustancialmente todo el PVC presente en el primer material restante mientras que queda sustancialmente todo el LDPE, HDPE, PP y PET sin disolver; condiciones típicas incluyen presión atmosférica o próxima a la atmosférica y una temperatura de 10 a 50ºC, de preferencia de alrededor de 20ºC. La solución se separa luego del (segundo) componente sólido restante, y se recupera el PVC de la solución con medios apropiados que son conocidos en el arte y por tanto no precisan ser descritos aquí.

El segundo componente sólido restante se pone en contacto luego con xileno (cualquier isómero o mezcla respectiva) bajo condiciones apropiadas para disolver en el xileno sustancialmente todas las poliolefinas presentes en el segundo componente sólido restante mientras que se deja sustancialmente todo el PET sin disolver. Se dispone de varias opciones para esta etapa:

(1): sustancialmente se disuelven conjuntamente todas las poliolefinas; condiciones típicas incluyen presión atmosférica o próxima a la atmosférica, una temperatura entre 118ºC y la temperatura de ebullición;

(2): sustancialmente se disuelve todo el LDPE a alrededor de 75ºC para formar una solución, se disuelve sustancialmente todo el HDPE a alrededor de 105ºC para formar una segunda solución y sustancialmente todo el PP a una temperatura de por lo menos 118ºC para formar una tercera solución, operando cada vez bajo presión atmosférica o próxima a la atmosférica y separar la solución del componente sólido restante;

(3): combinar las opciones precedentes, tal como, por ejemplo, disolviendo LDPE y HDPE conjuntamente a alrededor de 105ºC.

Siempre que han de disolverse cantidades grandes de HDPE se prefiere utilizar una operación de dos etapas, con lo que parte del HDPE se disuelve para formar una primera solución antes de separarse los sólidos restantes y poniéndose en contacto con disolvente fresco para disolver el resto del HDPE.

Cada solución se separa luego del componente sólido restante, y se recuperan las poliolefinas individualmente o colectivamente, según sea el caso, de sus soluciones con medios apropiados que son conocidos en el arte y por tanto no precisan ser descritos aquí.

El tercer componente sólido finalmente restante contiene usualmente, esencialmente, PET como material polimérico; otros materiales poliméricos son poliésteres. Materiales no poliméricos de existir también quedan en el tercer componente sólido al final del proceso del invento; estos comprenden contaminantes minerales, tal como metales, y papel (a lo sumo 2% en peso de la cantidad inicial de papel se extrae con el procedimiento del invento).

El procedimiento del invento puede adaptarse como un método para determinar la cantidad de cada tipo de material (o familia de materiales). Este tiene la ventaja de que pueden analizarse muestras finamente molidas, aumentado así la homogeneidad de las muestra y por tanto la fiabilidad de los resultados.

El invento se describirá ahora por medio de los ejemplos siguientes.

Ejemplo 1

Se preparó una muestra sintética mezclando a fondo 25 g de cada PS, PVC, LDPE, HDPE, PP y PET, finamente molido hasta un tamaño de alrededor de 1 mm.

Se mezcló, durante 4 horas, una parte alícuota de exactamente alrededor de 20 g de la mezcla con 500 ml de tolueno a temperatura ambiente mientras se agitaba. Se recuperó mediante filtración la solución de PS; se lavaron los sólidos restantes con tolueno recién preparado, se secó y pesó.

Se mezclaron los sólidos restantes durante 4 horas con 500 ml de THF a temperatura ambiente mientras se agitaba. Se recuperó la solución de PVC mediante filtración; se lavaron los sólidos restantes con THF recién preparado, se secó y pesó.

Se mezclaron los sólidos restantes durante una hora con 1500 ml de xileno a 135ºC mientras se agitaba. Se recuperó la solución de poliolefinas mediante filtración; se lavaron los sólidos restantes con xileno caliente, se secó y pesó.

La recuperación de cada polímero o familia de polímeros se estimó a partir de las pesadas:

PS 100,4% en peso

PVC 99,3% en peso

PO 99,1% en peso

PET 100,2% en peso.

Ejemplo 2

Se repitió el procedimiento del ejemplo 1 con una muestra de desecho de plásticos domésticos que tienen la composición siguiente:

Polímero	Composición	Rendimiento (% en peso de la cantidad inicial)
PS	15% en peso	99,7
PVC	3% en peso	102
PO	80% en peso	99,8
PET	2% en peso	100

Cada polímero o familia de polímeros se recupera de sus solución mediante precipitación de metanol (con la adición de 200 ml de metanol a temperatura ambiente) y filtración, a excepción del PET que se ha recuperado solo por filtración. Los rendimientos son como se ha indicado antes.

Claims

1. Procedimiento para clasificar polímeros de desecho de plásticos, que comprende las etapas de:

(iv): separar el poliestireno del primer disolvente,

(vii): separar la solución de cloruro de polivinilo del tetrahidrofurano,

(x): separar las poliolefinas del xileno, y

2. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 1, en donde la etapa (viii) se lleva a cabo a una temperatura comprendida entre 118ºC y la temperatura de ebullición, para disolver sustancialmente todas las poliolefinas.

3. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 1, en donde la etapa (viii) comprende, de por sí, las etapas de:

(a): poner en contacto dicho segundo componente sólido restante con xileno a una temperatura de alrededor de 75ºC para disolver sustancialmente todo el LDPE,

(b): separar la solución de LDPE en xileno de una primera fracción sólida restante,

(c): poner en contacto dicha primera fracción sólida restante con xileno a una temperatura de alrededor de 105ºC para disolver sustancialmente todo el HDPE,

(d): separar la solución de HDPE en xileno de una segunda fracción sólida restante,

(e): poner en contacto dicha segunda fracción sólida restante con xileno a una temperatura entre 118ºC y la temperatura de ebullición para disolver sustancialmente todo el PP, y

(f): separar la solución de PP en xileno del tercer componente sólido restante.

4. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 1, en donde la etapa (vii) comprende, de por sí, las etapas de:

(a) poner en contacto dicho segundo componente sólido restante con xileno a una temperatura de alrededor de 75ºC para disolver sustancialmente todo el LDPE,

o (b) poner en contacto dicho segundo componente sólido restante con xileno a una temperatura de alrededor de 105ºC para disolver sustancialmente todo el LDPE y HDPE.

luego (c) separar la solución de LDPE o HDPE en xileno de la fracción sólida restante, y

(d) poner en contacto dicha fracción sólida restante con xileno a una temperatura entre 118ºC y la temperatura de ebullición para disolver sustancialmente todas las poliolefinas de dicha fracción sólida restante.

5. Procedimiento, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde cada polímero distribuido es recuperado de su solución mediante separación del disolvente.

6. Procedimiento, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde cada polímero distribuido se recupera de su solución mediante adición de metanol y separación del polímero sólido así formado.

7. Empleo del procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 como un método analítico.