Los desechos de embalaje de plástico limpiado se mezclan, se derriten y se extruyen en un compuesto en Fraunhofer Ifam. Crédito: Fraunhofer Ifam
Cada año, unos 5,6 millones de toneladas métricas de envases de plástico terminan en los desechos domésticos en Alemania después de ser utilizados solo una vez. Hasta ahora, menos de un tercio se puede reciclar. Trabajando en asociación con Hochschule Bremen: la Universidad de Ciencias Aplicadas de City, el Instituto Fraunhofer para Tecnología de Manufactura y Materiales Avanzados IFAM tiene como objetivo transformar este desperdicio en productos impresos en 3D de alta calidad.
Los volúmenes de desechos plásticos están aumentando, que se triplican aproximadamente en Alemania en los últimos 30 años. Los desechos de empaque en particular es un importante contribuyente a esto. Cuando los hogares alemanes produjeron 2,1 millones de toneladas métricas de desechos plásticos en 1994, la cifra había aumentado a 5,6 millones para 2023. Eso hace que sea aún más importante encontrar formas de reciclar estos productos de un solo uso, la mayoría de los cuales se basan en el petróleo crudo.
“Pero es mucho más difícil reciclar los desechos posteriores al consumo que los residuos de plástico que quedan de la producción industrial”, explica el Dr. Silke Eckardt, profesor que se centra en los sistemas de energía sostenibles y la eficiencia de los recursos en Hochschule Bremen: Universidad de Ciencias Aplicadas de City (HSB). Después de todo, estos materiales no solo son altamente heterogéneos, sino que generalmente también son sucios.
Sin embargo, para cerrar el ciclo de producción, HSB se ha asociado con investigadores de Fraunhofer Ifam para reciclar incluso estos plásticos difíciles de manejar de hogares privados y luego los usó en la fabricación aditiva.
Plástico reciclado utilizado en filamentos para impresión 3D
“Dado que se supone que los desechos se reciclarán para su uso en la impresión 3D, debe cumplir con requisitos muy estrictos para aspectos como la pureza, la forma y el tamaño”, explica el Dr. Dirk Godlinski, gerente de proyectos en el grupo de trabajo de tecnología compuesta en Fraunhofer IFAM.
Con este fin, la salida de polipropileno de una planta de clasificación para los desechos de envasado se utilizó en un estudio de factibilidad realizado por HSB y Fraunhofer Ifam.
Para garantizar una pureza suficiente, Eckardt y su equipo procesaron aún más la producción de la planta de clasificación: en los laboratorios de la universidad para la economía circular, destrozaron el plástico, lo lavaron y separaron el material no deseado de la corriente principal utilizando una separación de flotador. El equipo usó tecnología de infrarrojo cercano para identificar plásticos extranjeros residuales y los eliminó posteriormente. Después de eso, los investigadores volvieron a colocar el material hasta que alcanzó el tamaño del grano requerido para componerlo y secarlo. Este método logró niveles de pureza de más del 99.8%.
Entonces Fraunhofer Ifam asumió: “En el proyecto, produjimos polipropileno homogéneo a partir de los desechos preparados”, dice Godlinski. “Esta es una forma versátil de plástico que es duradera, resistente a la ruptura y relativamente flexible”.
El científico investigador y su equipo produjeron un sólido hilo de plástico. Primero, procesaron los copos del polipropileno reciclado en una extrusora industrial en Fraunhofer Ifam. El material se combinó allí, se mezcló con diferentes geometrías de tornillo de extrusora, luego se derritió a temperaturas superiores a 200 grados centígrados y se extruyó.
“La experiencia consiste en ajustar con precisión los diversos tornillos mecánicos, temperaturas, presiones y velocidades a lo largo del proceso de producción, por lo que el producto final es el polipropileno homogéneo”, explica Godlinski. Para su posterior procesamiento en la impresión 3D, por ejemplo, la hebra debe ser redonda y consistente en diámetro durante toda su longitud, con una superficie lisa.
Los investigadores tuvieron éxito en esto: el hilo de plástico gris, de unos dos milímetros de espesor, pudo usarse directamente como filamento en una impresora 3D comercial. Por ahora, Godlinski y su equipo han imprimido con éxito sus primeros componentes, incluidos los límites.
Esto marca la conclusión del estudio de factibilidad de HSB y Fraunhofer Ifam. Los investigadores ahora están optimizando el proceso de producción. Las ideas para proyectos de seguimiento ya han sido flotados. Godlinski señala que los plásticos pueden refinarse aún más, por ejemplo, al introducir aditivos como fibras de vidrio durante la composición. Esto permite producir incluso componentes de muy alta calidad para su uso en campos como la aviación y la industria automotriz.
Las estipulaciones legales también están impulsando la mayor demanda de materiales reciclados: bajo la regulación de los desechos de envases y envases de la UE (PPWR), el embalaje debe estar compuesto por el 10 al 35% de materiales reciclados para 2030, dependiendo del tipo de plástico y el producto, excluyendo dispositivos médicos y productos farmacéuticos. El requisito de 2035 es de 25 a 65% de materiales reciclados.
“Aumentar la demanda de materiales reciclados es importante”, dice Eckardt con convicción. “Especialmente con respecto al cambio climático, debemos pensar en la eficiencia de los recursos. La economía circular se está volviendo cada vez más importante”. Godlinski está de acuerdo: “Cuantos más residuos reutilizamos y reciclamos, más energía y recursos podemos conservar”.
Proporcionado por Fraunhofer-Gesellschaft
Cita: Transformando los desechos plásticos en productos impresos en 3D de alta calidad (2025, 31 de marzo) recuperado el 31 de marzo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-03-plastic-high-qualidad-3D-Products.html
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