Resumen

La reutilización y reciclaje de los desechos plásticos es una opción para combatir contaminación y ayudar a reducir los efectos del cambio climático debido al calentamiento global. Antes de su reciclaje, los plásticos se clasifican y se separan por tipos, después de separarlos se trituran y se eliminan las impurezas, como las etiquetas de papel, luego se funde y se divide en esferas pequeñas que posteriormente se utilizan para la fabricación de otros productos. Existen tres tipos de reciclaje: el reciclaje mecánico, el reciclaje químico y la recuperación energética. En este proyecto pretendo aprovechar un método térmico, elaborando un prototipo que me permita obtener combustible a partir de los desechos plásticos.   

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Para la realización de este proyecto me base en dos problemas actuales que afectan a todo el mundo y que son, principalmente, la contaminación por plástico y lo necesario que es desarrollar nuevos procesos de reciclado y reutilización del mismo, y la escases de combustibles

Antecedentes

El refino consiste en utilizar primero las características físicas de cada componente contenido en la mezcla tales como la temperatura de ebullición para separar y extraer las fracciones primarias. Esta operación se denomina destilación. Al igual que en el destilador con el petróleo, el plástico se calienta en una columna cerrada llamada columna de destilación atmosférica y gracias a la diferencia en la temperatura de ebullición de los componentes presentes y con la vaporización de las fracciones más o menos ligeras se recogen en los diversos niveles de la columna las fracciones de productos ligeros, intermedios, medios y pesados.

Cada unidad de refino cuenta con un proceso industrial que por lo general se ejecuta mediante una operación física o química simple.

La destilación es un método para separar diferentes componentes de una mezcla líquida según su punto de ebullición. Cuando se calienta un líquido consistente en varios productos, el vapor que se escapa al principio de la destilación comprende la mayor parte de los productos más volátiles, empobreciéndose por lo tanto la mezcla inicial. Este vapor se recoge, y tras el enfriamiento, vuelve a su forma líquida: el líquido se vuelve a enriquecer con los componentes más volátiles, pero no es puro todavía.

Los plásticos están constituidos por una mezcla muy grande de productos; por lo tanto, no se trata de obtener productos puros, sino más bien “cortes”, es decir mezclas más simples consistentes en productos con características homogéneas, que posteriormente se someten a un tratamiento adaptado a sus familias, para la fabricación de un determinado producto. Por lo tanto es esencial la operación inicial que sufre el plástico cuando se le aplica un proceso como la pirolisis.

La pirolisis consiste en la descomposición química de los materiales plásticos por degradación térmica en ausencia de oxígeno, donde todos los residuos plásticos que llegan a la planta de reciclaje son mezclados sin importar en principio el tipo de polímero o mezcla del mismo, dado que el proceso es el mismo para todos, y son introducidos para su tratamiento en una cámara cilíndrica. En la cámara cilíndrica dicha mezcla de plásticos son sometidos a unas altas temperaturas, entorno los 370ºC y 420ºC, y los gases generados, los gases pirolíticos, se condensan en un proceso de dos etapas con el fin de alcanzar un destilado de hidrocarburos, es decir, petróleo de bajo contenido en azufre. Mediante este tratamiento por pirolisis de los residuos plásticos, por cada tonelada de residuo plástico introducido en la cámara cilíndrica se obtiene aproximadamente unos 750 litros de diesel y 250 litros de queroseno. Dependiendo esta proporción de la calidad de la mezcla de plásticos introducida, dado que dependiendo de la mezcla la producción del combustible podrá ser mayor o menor.

Objetivo

Construir un prototipo experimental que me permita obtener algún tipo de combustible a partir de la descomposición del plástico.

Justificación

Elegí este proyecto porque considero que con él puedo atacar y dar solución a dos grandes problemas en la actualidad, la contaminación por desechos plásticos y el desarrollo de combustibles a partir de la descomposición térmica de estos plásticos sin la necesidad de extraer y refinar petróleo.

Hipótesis

Si podemos descomponer el plástico mediante un proceso térmico entonces podemos elaborar un prototipo que nos ayude a obtener combustible y así aportar grandes beneficios para todo el mundo.

Método (materiales y procedimiento)

Material

• Plásticos diversos (bolsas de todo tipo: supermercados, panificación, congelados, industriales, etc.; botellas de suavizantes de telas, refrescos; platos desechables, etc.
• Olla exprés usada o vieja.
• Parrilla eléctrica
• Tubos de cobre
• Tapones de corcho
• Contenedor transparente
• Agua fría
• Frascos de vidrio

Procedimientos

1. Separar el plástico por tipo y color.
2. Cortar los residuos plásticos en pedazo pequeños
3. Lavarlos y secarlos.
4. Vaciar el plástico en la olla exprés.
5. Llenar hasta la mitad con agua fría el recipiente transparente.
6. Conectar un extremo del tubo en la parte superior de la olla exprés y el otro extremo tiene que quedar sumergido aproximadamente 5 cm dentro del recipiente con agua
7. Cerrar la olla exprés ya con el tubo conectado.
8. Colocar la olla exprés sobre la parrilla eléctrica y calentarla
9. En el recipiente transparente lleno a la mitad de agua se empezará a decantar el aceite derivado del calentamiento del plástico en la olla exprés, una vez que se obtenga suficiente aceite hidrocarburo retirarlo y colocar las muestras en los frascos de vidrio.

Galería Método

Resultados

Se pudo observar que el sistema funciono muy bien ya que se obtuvo el aceite combustible a partir de la pirolisis de los residuos plásticos con una densidad muy aproximada a los combustibles comunes (de 650 a 850 kg/m³ aprox.),  aunque también se observó la liberación de un gas con un olor característico a hidrocarburo (gasolina, diésel, petróleo, etc.), lo que significa que no todo el gas se puede condensar en un líquido.

Además se logró una relación aproximada de 700 a 900 mL de aceite por cada kilogramo de plástico

Galería Resultados

Discusión

Este proyecto representa una alternativa para el aprovechamiento de los residuos plásticos al aprovechar un mecanismo de reciclaje como lo es la recuperación energética para transformar todos los distintos tipos de plásticos (PET, HDPE, PVC, unicel, etc.) en combustibles útiles para diferentes propósitos.

Conclusiones

La implementación de un prototipo como el que presente en este proyecto nos permitirá atacar dos problemas a la vez, primero se reduce la contaminación por residuos plásticos y segundo se pueden obtienen combustibles sin la necesidad de los métodos tradicionales de extracción y refinación del petróleo.

Además de que queda demostrado que se puede implementar en espacios reducidos, como un patio pequeño, siempre y cuando se tengan las medidas de seguridad apropiadas.

Bibliografía

Niebel Benjamin

Ingeniería Industrial

Ed. Alfaomega

Pags.70-79

Anddris Freivalds

Diseño de Trabajo

Ed. Alfaomega

Pags. 224-274

William D. McCain, Jr.

Propiedades de los fluidos del petróleo.

Pág. 305

J.-P.Wauquier

El refino de petróleo

Ed. Díaz de Santos

pág. 104

Summary

Plastic pollutioncause devastating effects on the enviroment as it adversely affects land, water bodies and wildlife, wich is why great efforts and initiatives have been developed to reduce its use and promotes its recycling.

The tree main prpuse of recycled plastic are direct reuse, the use as raw material for the manufacture of new products and their conversion as new chemicals.

Research Question

Problem approach

For the developing of this project i rely on two problems that affect the whole word mainly, pollution by plastic and the development of the new processes of recycling and reuse of the same and the shortage of fuel .

Background

Objective

To build an experimental prototype that allows me to get some king of fuel from the decomposition of the plastic

Justification

I chosse this project because i consider that i can provide some help to solve two current major problems , plastic waste pollution and the development of fuel from the thermal decompopsition of these plastic without the need to extract and refine oil.

Hypothesis

If we can decompose the plastic through a thermal proccess then we can develop a prototype that helps us to obtain fuel and thus bring greast benefits to the whole world

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

The implementation of a prototype like the one present in this project will allows us to attack two problems at once, first reducing pollution by plstic waste and secondly you can get fuel without the need for traditional methods of oil extraction and refining.

In additional it is proven that it can be implemented in cofined spaces, such as a small yard, provided that appropitare safety measures are taken.

Bibliography