MultiCycCon estudiará cómo el reciclaje repetido afecta al HDPE
El HDPE reciclado pasará por sucesivos procesos de envejecimiento y reprocesamiento para determinar hasta qué punto conserva su resistencia al agrietamiento por tensión. El Instituto Fraunhofer de Durabilidad Estructural y Fiabilidad de Sistemas (LBF) y el Instituto Federal Alemán de Investigación y Ensayo de Materiales (BAM) abordarán esta cuestión mediante el proyecto MultiCycCon.
En concreto, la investigación se centrará en el polietileno de alta densidad empleado en contenedores de transporte y materiales peligrosos. En estas aplicaciones, conocer el comportamiento del plástico después de varios ciclos del reciclaje resulta especialmente importante debido a las exigencias de seguridad que deben cumplir los recipientes.
Además, MultiCycCon buscará desarrollar un método rápido para inspeccionar materiales reciclados de PE-HD. La intención es facilitar que fabricantes, transformadores y recicladores puedan evaluar su calidad antes de utilizarlos en nuevas aplicaciones.
Fraunhofer LBF y BAM ponen a prueba el HDPE reciclado
Para estudiar los efectos del reprocesamiento, Fraunhofer LBF trabajará con tres materiales de HDPE que serán sometidos a un máximo de diez etapas de extrusión. Los investigadores podrán observar así los cambios que aparecen a medida que aumenta el número de procesos.
Asimismo, parte de las muestras será envejecida mediante procesos termooxidativos o exposición a radiación ultravioleta. Después volverán a procesarse para reproducir en laboratorio algunas de las condiciones que puede experimentar el plástico durante su uso y posterior reciclaje.
De esta manera, el proyecto estudiará dos fenómenos relacionados, por una parte estará el deterioro provocado por el envejecimiento del material. Por otra se analizarán los efectos derivados de procesarlo repetidamente.
La comparación permitirá determinar en qué medida ambos factores intervienen en la degradación del HDPE y cuándo sus propiedades podrían limitar una nueva utilización.
¿Qué ocurre con el HDPE después de varios ciclos del reciclaje?
El problema que intenta resolver MultiCycCon va más allá de comprobar si un plástico puede volver a procesarse. Los investigadores quieren conocer cómo evolucionan determinadas propiedades después de repetir este procedimiento varias veces.
Entre ellas se encuentra la resistencia a la fisuración por tensión ambiental, este fenómeno puede producir grietas cuando el HDPE está sometido a esfuerzos y determinadas condiciones externas durante periodos prolongados.
Por ello, la investigación analizará cómo los sucesivos procesos afectan a la estructura y al comportamiento del material. Esta información permitirá relacionar los cambios observados en el HDPE con su capacidad para resistir la aparición y propagación de grietas.
A su vez, conocer esta evolución puede ayudar a establecer cuándo un material reciclado conserva las prestaciones necesarias para volver a utilizarse en una aplicación determinada.
Diez ciclos de extrusión medirán la degradación del HDPE
Una vez definidas las diferentes etapas del proceso, Fraunhofer LBF analizará las propiedades mecánicas de las muestras, su distribución del peso molecular, el comportamiento en estado fundido y los cambios químicos.
Mientras tanto, BAM examinará aspectos como la cristalinidad, la estabilidad frente a la oxidación y la resistencia al agrietamiento por tensión.
Los investigadores también utilizarán ensayos de fluencia con entalla completa y estudiarán las superficies de fractura. Estos procedimientos servirán para observar cómo aparecen las grietas y cómo avanzan a través del material.
Además de las muestras procesadas y envejecidas en laboratorio, el estudio incorporará varios materiales reciclados procedentes de usos prácticos. Su comparación permitirá comprobar hasta qué punto las condiciones simuladas reproducen el deterioro observado fuera del laboratorio.
La resistencia al agrietamiento centra los ensayos
La resistencia al agrietamiento por tensión ambiental es una propiedad especialmente relevante cuando el HDPE debe mantener su integridad durante periodos prolongados.
En el caso del HDPE reciclado surge una dificultad adicional, el historial del material puede incluir exposición al calor, radiación UV, esfuerzos durante su utilización y sucesivas operaciones de transformación.
Por este motivo, MultiCycCon intentará establecer la relación entre ese historial y el comportamiento posterior del plástico. Los resultados podrían ayudar a determinar si el envejecimiento o el procesamiento múltiple terminan restringiendo su reutilización segura y a partir de qué momento ocurre.
Así, la investigación busca obtener criterios más precisos para valorar materiales reciclados destinados a aplicaciones donde una grieta podría comprometer el funcionamiento del recipiente.
Un método rápido permitiría detectar materiales inadecuados
Otro de los objetivos de MultiCycCon será trasladar los resultados obtenidos a un procedimiento de inspección más rápido para el HDPE reciclado.
Actualmente, según la información del proyecto, los métodos de verificación disponibles no consideran de manera explícita la resistencia a la fisuración por tensión de los materiales reciclados. Además, los ensayos de tipo pueden requerir procesos prolongados para lotes de hasta 25 toneladas métricas.
Por consiguiente, disponer de una evaluación más rápida permitiría identificar con mayor antelación aquellos lotes que no presenten las características necesarias.
Esto podría reducir el riesgo de incorporar materiales inadecuados a la producción y evitar determinadas comprobaciones posteriores que requieren más tiempo.
Al mismo tiempo, fabricantes y transformadores tendrían más información para decidir dónde utilizar cada material. El número de ciclos del reciclaje dejaría de ser el único elemento a considerar, ya que podría analizarse directamente el estado y las prestaciones de las muestras.
Los envases de materiales peligrosos ponen el foco en 2030
La investigación adquiere especial relevancia ante los requisitos previstos para los próximos años. A partir de 2030, según los datos del proyecto, los requisitos mínimos obligatorios de contenido reciclado también alcanzarán a los envases destinados a materiales peligrosos.
Sin embargo, incorporar plástico reciclado a estas aplicaciones plantea preguntas sobre el efecto acumulado del uso, el envejecimiento y el reprocesamiento.
MultiCycCon pretende aportar datos para responder a parte de esas dudas, el propósito es que la utilización de HDPE reciclado pueda evaluarse a partir de sus propiedades y del comportamiento observado después de sucesivos procesos.
Por tanto, los resultados tendrán interés para productores de materiales reciclados, transformadores y fabricantes de contenedores que necesiten combinar el aprovechamiento de recursos con los requisitos de protección aplicables a sus productos.
MultiCycCon busca ampliar el uso seguro del HDPE reciclado
Los resultados del proyecto podrían facilitar una selección más precisa de los materiales antes de incorporarlos a nuevos productos. Detectar con antelación aquellos lotes que presentan un deterioro excesivo también puede evitar problemas durante la fabricación.
A largo plazo, este conocimiento puede contribuir a mantener el HDPE dentro del ciclo de materiales durante más tiempo cuando sus propiedades permitan una nueva utilización. También puede ayudar a identificar cuándo la degradación del HDPE hace aconsejable destinarlo a otras aplicaciones.
Además, los investigadores esperan que los conocimientos obtenidos puedan trasladarse a otros usos del PE-HD. Esto ampliaría el alcance de los ensayos más allá de los contenedores vinculados al transporte de materiales peligrosos.
Finalmente, MultiCycCon acaba de iniciar sus trabajos dentro del programa de Investigación Colectiva Industrial (IGF), bajo el número de subvención 01IF25124N. El programa busca facilitar que pequeñas y medianas empresas accedan a resultados de investigación de carácter práctico y precompetitivo.
El proyecto deberá determinar ahora cómo evoluciona el HDPE reciclado después de múltiples procesos y hasta dónde puede mantenerse su resistencia al agrietamiento. Sus resultados permitirán entender mejor qué ocurre con el material cuando vuelve una y otra vez al proceso de reciclaje.
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