1. Situación de los Residuos de Neumáticos y su Impacto Ambiental
Los residuos de neumáticos representan un desafío significativo para la gestión de desechos y la sostenibilidad ambiental. La producción y el desecho de neumáticos han crecido con el aumento de la movilidad y la expansión de la industria automotriz, convirtiendo a los Neumáticos Fuera de Uso (NFU) en una preocupación global y buscar alternativas de reciclaje se ha vuelto una prioridad.
En Chile, desde hace más de un año que ya está en vigor la normativa asociada a la Ley REP, que obliga a los generadores de NFU a hacerse cargo de sus residuos. Sin embargo, el proceso de adaptación aún sigue en curso con varios actores buscando alternativas para los procesos de valorización tradicionales.
Impactos Ambientales de los Neumáticos Fuera de Uso
Los NFU, cuyo principal componente es el caucho, tienen un amplio impacto ambiental cuando no tienen un destino circular. Entre otros, se pueden mencionar:
- Contaminación del suelo y el agua: Los neumáticos desechados pueden liberar sustancias químicas tóxicas al degradarse, contaminando el suelo y el agua. Esto puede afectar la calidad de los recursos naturales y la salud de los ecosistemas.
- Incendios: Los vertederos de neumáticos representan un riesgo significativo de incendio. Los neumáticos son altamente inflamables y, una vez incendiados, son difíciles de extinguir. Estos incendios liberan contaminantes peligrosos al aire y al suelo.
- Generación de gases de efecto invernadero: Durante la descomposición de los neumáticos, se liberan gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono (CO₂) y el metano (CH₄), contribuyendo al cambio climático.
- Impacto visual y paisajístico: Los vertederos de neumáticos abandonados pueden desfigurar paisajes, afectando la estética de áreas naturales y urbanas, y reduciendo la calidad de vida de las comunidades locales.
- Hábitat y vida silvestre: La acumulación de neumáticos en entornos naturales puede degradar hábitats y afectar la vida silvestre, creando barreras físicas y alterando ecosistemas locales.
2. Mecanismos tradicionales de Recuperación de Neumáticos
La gestión sustentable de los NFU se lleva a cabo mediante la implementación de diversas técnicas para su recuperación, desde la reutilización y el reciclaje hasta la valorización energética. Aquí detallaremos estos mecanismos, sus beneficios y desafíos.
Recauchutado y Reutilización
Recauchutado: Este proceso consiste en retirar la banda de rodadura desgastada de un neumático usado y aplicar una nueva capa de caucho. El recauchutado extiende la vida útil del neumático, reduciendo la necesidad de producir nuevos y disminuyendo el volumen de residuos. Es particularmente beneficioso para flotas comerciales, ya que resulta en un ahorro significativo.
- Beneficios: Extiende la vida útil del neumático, ahorra recursos y reduce residuos.
- Desafíos: Requiere de una carcasa en buen estado para ser efectiva y la calidad del recauchutado debe cumplir con estándares de seguridad.
Reutilización: Los neumáticos pueden reutilizarse en su forma original en diversas aplicaciones. Por ejemplo, se utilizan en barreras de contención, muros de retención y como peso en la agricultura. También se usan creativamente en proyectos de arte y paisajismo. En Chile contamos con una gran diversidad de reutilizadores de neumáticos que los transforman en cojines para mascotas, mesas u otros muebles.
- Beneficios: Reducción directa de residuos y costo mínimo.
- Desafíos: Limitado a la cantidad de aplicaciones que pueden aprovechar neumáticos enteros.
Trituración y Reciclaje Mecánico
Trituración: Este proceso implica despedazar los neumáticos en fragmentos más pequeños, separando componentes como caucho, acero y fibras textiles. El caucho triturado se utiliza en la fabricación de pavimentos, pistas deportivas y materiales de construcción.
- Beneficios: Produce materiales reutilizables y reduce significativamente el volumen de residuos.
- Desafíos: El proceso de trituración puede ser costoso y el producto final debe cumplir con requisitos de calidad específicos.
Reciclaje Mecánico: Involucra la conversión de neumáticos triturados en productos nuevos. El caucho granulado puede ser utilizado para fabricar alfombras, aislantes acústicos y pavimentos de caucho.
- Beneficios: Promueve la economía circular y disminuye la necesidad de materia prima virgen.
- Desafíos: La calidad del producto reciclado debe ser alta para ser competitivo en el mercado.
Pirólisis
Pirólisis: Este proceso de descomposición térmica se realiza en ausencia de oxígeno, descomponiendo los neumáticos en aceite, gas, negro de carbón y acero. Estos subproductos pueden ser reutilizados en la industria como combustibles, lubricantes y materiales de construcción.
- Beneficios: Recuperación de materiales valiosos y reducción de residuos.
- Desafíos: La pirólisis puede generar emisiones contaminantes y requiere de tecnologías avanzadas para ser viable económicamente y cumplir con normativas ambientales.
Valorización Energética
Valorización Energética: Utiliza neumáticos como combustible para generar energía térmica o eléctrica. Los neumáticos tienen un alto poder calorífico, comparable al carbón, y pueden ser una fuente eficiente de energía.
- Beneficios: Reducción de residuos en vertederos y aprovechamiento del alto poder calorífico de los neumáticos.
- Desafíos: Generación de emisiones contaminantes que requieren control riguroso y la eficiencia puede variar dependiendo de la tecnología utilizada.
Coprocesamiento en la Industria del Cemento: Los neumáticos triturados se utilizan como aditivo en hornos de cemento, sustituyendo parcialmente combustibles tradicionales como el coque de petróleo.
- Beneficios: Alta eficiencia energética y reducción de emisiones en comparación con combustibles convencionales.
- Desafíos: Necesidad de tecnologías de control de emisiones y evaluaciones específicas para garantizar la calidad del cemento producido.
Descripción general de las tecnologías de gestión circular de NFU y sus caminos hacia posibles productos finales.
3. Tecnologías de reciclaje de Neumáticos Fuera de Uso
Un problema al reciclar el caucho es que es un material polimérico termoestable que, a diferencia de los materiales termoplásticos, no se puede remodelar simplemente calentándolo. El azufre es un componente estructural que se utiliza para reticular los polímeros de caucho durante la vulcanización. Esta molécula crea enlaces químicos muy fuertes, por lo que estos productos que no se descomponen fácilmente.
La mayoría de las tecnologías en uso lograr esto hasta cierto punto pero también rompen los enlaces de la cadena de carbono, dando como resultado propiedades físicas deficientes del material reciclado y, por lo tanto, limitando sus potenciales aplicaciones.
A continuación, revisaremos algunos métodos de recuperación desarrollados en la actualidad.
Recuperación Termoquímica
Utiliza altas temperaturas y reacciones químicas para descomponer los neumáticos usados y recuperar diferentes fracciones de materiales como aceite, gas, negro de carbón y acero. Este proceso se lleva a cabo en ausencia de oxígeno o en condiciones controladas para evitar la combustión completa de los materiales y maximizar la recuperación de recursos.
- Proceso: Los neumáticos se someten a altas temperaturas y presiones en un entorno anóxico, descomponiendo los componentes orgánicos del caucho en productos como aceite y gas. El aceite puede utilizarse como combustible o materia prima para productos químicos, y el gas puede emplearse como fuente de energía o materia prima industrial.
- Subproductos: Se genera carbono negro, utilizado en la fabricación de diversos materiales, y acero, recuperado como material metálico reutilizable.
- Beneficios: Ofrece una forma eficiente de gestionar los neumáticos usados, reduciendo la cantidad de residuos en vertederos.
- Desafíos: Control de emisiones, gestión de residuos y viabilidad económica.
Recuperación por Microondas
Utiliza energía de microondas para descomponer los neumáticos usados y recuperar materiales como caucho, acero y fibras textiles. Las microondas generan calor interno en el material, facilitando la desvulcanización y la separación de los componentes del neumático.
- Proceso: Aplicación de microondas a neumáticos usados, provocando un calentamiento rápido y uniforme que rompe los enlaces de polímero de caucho vulcanizado. Esto permite la recuperación del caucho en forma de gránulos o polvo.
- Beneficios: Tiempos de procesamiento rápidos, eficiencia energética y control preciso de la temperatura.
- Desafíos: Selectividad de la desvulcanización, control de emisiones y viabilidad económica.
Recuperación Ultrasónica
Utiliza ondas ultrasónicas para descomponer los neumáticos usados y facilitar la recuperación de materiales. Las ondas ultrasónicas generan vibraciones y cavidades en el material, ayudando a romper los enlaces de polímero y facilitando la desvulcanización del caucho.
- Proceso: Aplicación de ondas ultrasónicas de alta frecuencia, induciendo cavidades en el caucho vulcanizado y permitiendo la recuperación del caucho en forma de gránulos o polvo.
- Beneficios: Tiempos de procesamiento rápidos, eficiencia energética y selectividad en la desvulcanización.
- Desafíos: Optimización de las condiciones ultrasónicas, control de emisiones y viabilidad económica.
Recuperación Química
Involucra el uso de productos químicos para descomponer los neumáticos usados y recuperar materiales como caucho, acero y fibras textiles. Los reactivos químicos rompen los enlaces de polímero de caucho vulcanizado y facilitan la separación de los componentes del neumático.
- Proceso: Adición de productos químicos específicos para inducir la ruptura de enlaces de polímero y permitir la recuperación del caucho en forma de gránulos o polvo. Los productos químicos utilizados pueden incluir sulfuros, mercaptanos, peróxidos, iones líquidos, entre otros.
- Beneficios: Obtención de caucho reciclado de alta calidad para diversas aplicaciones industriales.
- Desafíos: Control de emisiones, gestión de residuos químicos y viabilidad económica.
Recuperación con CO₂ supercrítico
Utiliza dióxido de carbono en estado supercrítico para descomponer los neumáticos usados y recuperar materiales. El CO₂ supercrítico actúa como agente desvulcanizante, rompiendo los enlaces de polímero de caucho vulcanizado.
- Proceso: CO₂ sometido a condiciones específicas de temperatura y presión, penetrando en la estructura del caucho y facilitando la desvulcanización.
- Beneficios: Alta selectividad en la desvulcanización y menor impacto ambiental comparado con productos químicos.
- Desafíos: Optimización de condiciones de operación, control de emisiones y viabilidad económica.
4. La “Verdadera” Desvulcanización
La “verdadera” desvulcanización se refiere a un proceso de reciclaje que logra romper selectivamente los enlaces de azufre (S-S y C-S) en el caucho vulcanizado sin degradar los enlaces de carbono (C-C) que forman la estructura principal del polímero. Este método busca mantener las propiedades mecánicas y químicas del caucho, permitiendo su reutilización en aplicaciones exigentes.
Importancia de la “Verdadera” Desvulcanización
- Calidad del Caucho Reciclado: Al mantener intactos los enlaces de carbono, se preservan las propiedades esenciales del caucho, como la resistencia, elasticidad y durabilidad. Esto permite que el caucho reciclado compita con el caucho virgen en aplicaciones de alto valor.
- Avance hacia la Economía Circular: Este enfoque promueve la reutilización de recursos y la minimización de residuos, alineándose con los principios de la economía circular en la industria del caucho.
Pasos para la “Verdadera” Desvulcanización
- Pretratamiento: Preparación del caucho vulcanizado mediante trituración o molienda para aumentar su área de superficie disponible para la acción desvulcanizante.
- Desvulcanización Selectiva: Utilización de métodos biotecnológicos, químicos o físicos para romper selectivamente los enlaces de azufre sin degradar los enlaces de carbono. Los procesos biotecnológicos, por ejemplo, emplean microorganismos para descomponer los enlaces de azufre.
- Recuperación y Purificación: Recuperación del material desvulcanizado y su purificación mediante lavado, filtrado o secado para eliminar residuos o productos secundarios.
- Caracterización y Evaluación: Pruebas y análisis para caracterizar las propiedades del caucho desvulcanizado, asegurando que cumple con los estándares requeridos para su uso en aplicaciones específicas.
4. Recomendaciones y Vías Futuras
En lo inmediato, se vuelve necesario profundizar en la comprensión de la desvulcanización microbiana, incluyendo el estudio de las enzimas clave y posibles inhibidores que afecten la eficiencia del proceso. Además, es crucial investigar factores como el tamaño de malla, la cantidad de caucho reciclado, la esterilidad del caucho triturado y la carga bacteriana para optimizar las tasas de desulfurización.
Por otra parte, para escalar los procesos de desvulcanización biotecnológica, se deben abordar desafíos como la mezcla eficiente debido a la naturaleza hidrofóbica del caucho triturado.
Finalmente, antes de una mayor comercialización, es fundamental cerrar las brechas en la evaluación de los impactos ambientales y económicos de las diferentes opciones de reciclaje.
Autor: Pablo Astete Morales
Fuente: The value of different recycling technologies for waste rubber tires in the circular economy—A review – Goevert, D. (2024)