ES2871225A2 - Proceso para la recuperacion de aluminio y polietileno a partir de empaques multicapa - Google Patents
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Abstract
La presente invención proporciona un proceso para la recuperación de aluminio y polietileno a partir de empaques multicapa a temperatura ambiente, que permite recuperar el 100% de las materias primas que componen el empaque multicapa con altos grados de pureza y sin necesidad de neutralizar ninguna de las mezclas de separación.
Description
DESCRIPCIÓN
PROCESO PARA LA RECUPERACIÓN DE ALUMINIO Y POLIETILENO A
PARTIR DE EMPAQUES MULTICAPA
Campo de la Invención
La presente invención se refiere a un proceso para la recuperación de los componentes de empaques multicapa y más particularmente, la presente invención proporciona un novedoso proceso para la recuperación de aluminio y polietileno a partir de empaques laminados multicapa, que permite separar la película de polietileno del aluminio sin requerir el uso de altas temperaturas o la adición de solventes orgánicos.
Antecedentes de la Invención
Los empaques multicapa han demostrado ser muy útiles en la industria alimentaria, ya que permiten mantener los alimentos producidos de forma aséptica por periodos de tiempo de hasta un año sin necesidad de refrigeración o la adición de agentes conservadores. Estos empaques multicapa están constituidos por laminados de polietileno con capas intermedias de cartón y aluminio, que vuelven al laminado impermeable a los líquidos y gases, por lo que, al usarse en la fabricación de envases, dicho laminado evita la contaminación de los alimentos contenidos dentro de él.
Si bien estos laminados son ideales para ser usados
como barreras contra la contaminación de los alimentos, tienen la desventaja de ser difíciles de reciclar, ya que la unión entre las capas es tan firme que no es posible reciclarlos por métodos convencionales destinados a la recuperación de polietileno, cartón y aluminio. Generalmente, este tipo de envases es reciclado por algún método específicamente diseñado para la recuperación de uno solo de sus componentes, por lo que en la mayoría de los casos dos de las capas son desechadas como desperdicio del proceso. El principal método usado par el reciclado de estos laminados es el de separar las fibras de cartón de los demás componentes del laminado por trituración e inversión en agua. La pasta de fibras de celulosa es pasada a través de filtros y puede ser reusada para la obtención de papel reciclado. El material remanente o "polialuminio", que es una mezcla de fibras de polietileno fusionadas con el aluminio, convencionalmente se desecha en vertederos y en el mejor de los casos se quema para tratar de eliminar el polietileno. Sin embargo, la quema de este material genera gases muy tóxicos y el aluminio obtenido tiene una baja pureza por lo que se tendría que someter a procesos de refinado secundarios para poder ser usado. Debido a esto, el aluminio recuperado es poco valioso y resulta ser económicamente inviable su reutilización.
Debido a esta problemática, se han tratado de diseñar procesos para la reutilización del poli-aluminio, que van desde usar solventes para la disgregación del polietileno, hasta procesos pirometalúrgicos para la recuperación del aluminio. Sin embargo, estos métodos han demostrado ser por
un lado demasiado costosos y por otro, poco eficientes. En el caso del uso de solventes, se ha demostrado que traen consigo varios inconvenientes que van desde condiciones de reacción complejas tales como temperaturas elevadas y altas presiones, hasta serios problemas al momento de realizar la separación de los solventes usados de la matriz polimérica. Por otro lado, los procesos pirometalúrgicos, no están exentos de problemas, ya que en casi todos los casos el polietileno se destruye durante el proceso de extracción del metal, produciéndose vapores tóxicos y el metal obtenido sigue presentado trazas de impurezas que afectan su maleabilidad.
Con el fin de superar las ventajas de los procesos de separación y recuperación de poli-aluminio existentes, se han desarrollado alternativas para el reciclaje de estos materiales tales como el descrito en la solicitud de patente US20170080603A1, en el cual el poli-aluminio se coloca en una cuba de reacción que contiene un fluido de separación que comprende una mezcla de un agente de hinchamiento que es al menos un hidrocarburo solvente seleccionado de hidrocarburos aromáticos como tolueno, xileno, etilbenceno o solventes de tipo nafta, hidrocarburos aliciclicos tales como ciclohexano o decalina, olefinas, terpenos, hidrocarburos alifáticos alicíclicos o, un solvente aprótico seleccionado de cetonas, esteres y éteres y; al menos un ácido carboxílico. Este fluido de separación, lo que hace es disolver parcialmente las capas de polietileno para facilitar su separación de la capa de aluminio, de esta manera se puede
reciclar tanto el polietileno como el aluminio por separado. Sin embargo, el uso de solventes hidrocarbonados y/o apróticos puede modificar las propiedades del polietileno, dejando impurezas en el producto separado, lo que dificulta su reciclado por métodos convencionales. Además, al usarse solventes como el xileno o el tolueno, dificulta el manejo de los residuos del proceso, volviéndose por lo tanto un proceso que genera residuos tóxicos para el medio ambiente.
La solicitud de patente WO2015181038A1, describe un proceso para la separación de materiales de embalaje que consiste en disolver el aluminio usando un ácido fuerte tal como por ejemplo el ácido clorhídrico, para formar una solución ácida que contiene el metal disuelto en ella, la cual posteriormente se somete a un proceso pirohidrolítico para recuperar el aluminio como alúmina (Al2O3). El proceso descrito en esta solicitud no permite obtener aluminio metálico, por lo que es necesario someter el residuo del proceso a otros procesos de refinamiento antes de poder usarlo. Además, debido a que se emplea un ácido muy fuerte para separar al aluminio del polietileno, es necesario neutralizar el residuo de polietileno para poder usarlo, lo que genera un residuo de sales que puede dificultar su reciclado.
La patente CN101891903B describe un proceso para la separación de láminas de aluminio de laminados de embalaje. El método de separación descrito consiste en triturar el laminado en una solución de ácido fórmico, para favorecer
la separación del aluminio del polietileno, haciendo la trituración a una temperatura de entre 40°C a 60°C. Después de esto, se obtiene una pasta que se centrifuga para favorecer la separación de las capas. Sin embargo, el método propuesto no desprende por completo la lámina de aluminio del polietileno, por lo que es obligatorio realizar el proceso con calentamiento y efectuar un centrifugado para separar las capas, y es necesario adicionar acido nítrico a la mezcla de separación para mantener su acidez.
La patente US5421526A describe un proceso de separación de polialuminio que comprende sumergir el material en ácido acético entre 40 a 100%, elevando la temperatura de la mezcla a los 50-80 °C para favorecer el desprendimiento de las capas de aluminio y polietileno. Sin embargo, ya que el método descrito requiere de un aumento de temperatura significativo para que se lleve a cabo, se corre el riesgo de oxidar demasiado el aluminio aumentando la proporción de Al2O3 solubilizado, lo que disminuye de manera significativa la eficiencia del método.
Ninguno de estos procesos permite una correcta separación del aluminio de la capa de polietileno, por lo que son necesarios procesos secundarios de separación para obtener el aluminio y el polietileno con un grado de pureza aceptable. Además, ninguno de los procesos descritos permite realizar la separación de las capas del empaque a temperatura ambiente, sin requerir del uso de equipo de centrifugación y sin generar residuos de proceso que deban
ser neutralizados para su disposición final.
En vista de lo anterior, existe la necesidad de proporcionar un proceso para la separación completa de los componentes de los empaques multicapa, que no genere residuos que deban ser neutralizados para su disposición y tratamiento final. Asimismo, existe la necesidad de proporcionar un proceso de separación para empaques multicapa, que no requiera de condiciones de operación complejas tales como aumento en la temperatura de reacción o el uso de equipo de centrifugación.
Sumario de la Invención
Con el fin de superar las limitantes de los procesos de separación de empaques multicapa disponibles, la presente invención tiene por objetivo proporcionar un novedoso proceso de recuperación de aluminio y polietileno a partir de empaques multicapa, que utiliza ácidos carboxilicos a temperatura ambiente para favorecer la separación de los componentes del poli-aluminio sin necesidad de aplicar grandes esfuerzos mecánicos.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un proceso de recuperación de aluminio y polietileno a partir de empaques multicapa, que permita recuperar prácticamente el 100% de los componentes originales del empaque.
Un objetivo adicional de la presente invención es
proporcionar un proceso de recuperación de aluminio y polietileno a partir de empaques multicapa, que permita obtener aluminio y polietileno de baja densidad con una pureza cercana al 100%.
Otro objetivo más de la presente invención, es proporcionar un proceso de recuperación de aluminio y polietileno a partir de empaques multicapa, que no requiera de neutralizar las soluciones de recuperación.
Los objetivos antes citados, asi como otros y las ventajas de la presente invención, vendrán a ser aparentes de la siguiente descripción detallada de la misma.
Descripción de las Figuras de la Invención
la Figura 1, muestra una micrografía obtenida por microscopía de barrido de una muestra de aluminio obtenida por el proceso de la presente invención.
La Figura 2, muestra una micrografía obtenida por microscopía de barrido de una muestra de polietileno de baja densidad obtenida por el proceso de la presente invención.
La Figura 3, muestra una gráfica del análisis EDS de una muestra de aluminio obtenida por el proceso de la presente invención.
La Figura 4, muestra una gráfica del análisis EDS a una
muestra de una muestra de polietileno de baja densidad obtenida por el proceso de la presente invención.
Descripción Detallada de la Invención
La presente invención proporciona un novedoso proceso para la recuperación de aluminio y polietileno a partir de empaques multicapa, que se lleva a cabo a temperatura ambiente sin la adición de solventes o agentes convencionales de separación de polímeros. Asimismo, la presente invención proporciona un novedoso proceso para la recuperación de aluminio y polietileno a partir de empaques multicapa, que permite obtener aluminio metálico y polietileno libres de impurezas y sin la presencia de remanentes de pulpa de papel y/o sustancias que deban ser neutralizadas. Para lograr lo anterior, el proceso de la presente invención comprende los siguientes pasos:
1) colocar entre 15 y 25 % en peso/volumen de empaques multicapa libres de residuos, preferentemente previamente lavados, en un tanque de separación con agua a una temperatura de entre 10 y 30°C, preferentemente de entre 15 y 25°C;
2) agitar el contenido del tanque de separación durante un periodo de tiempo de entre 110 y 130 minutos;
3) filtrar la solución obtenida para separar el polietileno pigmentado (PEPG), la celulosa (CLSA) y el polialuminio (PAL);
4) limpiar el PAL para retirar los residuos de CLSA;
5) mezclar el PAL limpio con una mezcla de separación que comprende entre 20% y 92% de agua y entre 80% y 8% de un aditivo de separación de medio ácido;
6) agitar la mezcla del paso anterior durante un periodo de tiempo de entre 110 y 130 minutos a temperatura ambiente y;
7) filtrar la solución obtenida para separar polietileno de baja densidad (LDPE) y aluminio (AL).
En una modalidad preferida de la presente invención, el aditivo de separación de medio ácido es un ácido carboxilico, preferentemente ácido acético al 10-15%.
En una modalidad adicional de la presente invención, el paso 3) comprende además prensar el liquido filtrado que contiene CLSA para obtener una lámina de CLSA que se seca a temperatura ambiente, removiendo por separado el PEPG para su secado.
Con el proceso antes descrito se obtiene aproximadamente un 75% de CLSA, un 5% de PEPG, 15% de LDPE y 5% de Al con trazas de Al2O3, siendo el rendimiento neto del proceso antes descrito prácticamente del 100% de materiales rescatados, ya que los empaques multicapa convencionales tienen un 75% de celulosa 20% de polietileno de baja densidad y 5% de aluminio.
Para evidenciar las ventajas técnicas del proceso antes descrito, se realizaron pruebas sobre muestras obtenidas de
los materiales recuperados por el proceso antes descrito aluminio (AL) y polietileno de baja densidad (LDPE). Las muestras se sometieron a microscopia de barrido y a espectrometría de dispersión de energía de rayos X (EDS). Las micrografías obtenidas (Figuras 1 y 2) muestran la apariencia de las muestras de AL y LDPE respectivamente. En ellas se puede apreciar la presencia de estructuras correspondientes a aluminio (Figura 1) y a películas de LDPE (Figura 2) sin la presencia de cuerpos extraños.
En el análisis EDS (Figuras 3 y 4), se observa la presencia de picos característicos para O2 y AL en las muestras de aluminio (Figura 3) sin la presencia de señales para otros elementos, lo que denota la presencia de solo aluminio puro y de óxido de aluminio. Respecto a la muestra de LDPE, se observaron solo picos correspondientes a señales de C y O2, lo que demuestra la presencia únicamente del polímero. En ninguno de los ensayos de EDS, se encontraron señales correspondientes a otros elementos, por lo que se puede tener certeza de que se obtiene AL y LDPE prácticamente 100% libres de celulosa y de la mezcla de separación.
La presente invención se ha descrito de acuerdo con una modalidad preferida; sin embargo, será aparente para un técnico con conocimientos medios en la materia, que podrán hacerse modificaciones a la invención, sin apartarse de su espíritu y alcance.
Claims (1)
- REIVINDICACIONES1.- Un proceso para la recuperación de aluminio y polietileno a partir de empaques multicapa caracterizado porque comprende los pasos de:1) colocar entre 15 y 25 % en peso/volumen de empaques multicapa libres de residuos, en un tanque de separación con agua a una temperatura de entre 10 y 30°C, preferentemente de entre 15 y 25°C;2) agitar el contenido del tanque de separación durante un periodo de tiempo de entre 110 y 130 minutos;3) filtrar la solución obtenida para separar el polietileno pigmentado (PEPG), la celulosa (CLSA) y el polialuminio (PAL);4) limpiar el PAL para retirar los residuos de CLSA; 5) mezclar el PAL limpio con una mezcla de separación que comprende entre 20% y 92% de agua y entre 80% y 8% de un aditivo de separación de medio ácido;6) agitar la mezcla del paso anterior durante un periodo de tiempo de entre 110 y 130 minutos a temperatura ambiente y;7) filtrar la solución obtenida para separar polietileno de baja densidad (LDPE) y aluminio (AL).2. - El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso 3) comprende además prensar elliquido filtrado que contiene CLSA para obtener una láminade CLSA que se seca a temperatura ambiente, removiendo porseparado el PEPG para su secado.3. - El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el aditivo de separación de medioácido es un ácido carboxílico.4. - El proceso de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el ácido carboxílico espreferentemente ácido acético al 10-15%.
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