Aplicaciones de Caucho Recicla PDF
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RESUMEN
La generación de residuos de caucho se ha convertido en una preocupación global
por su impacto negativo en el medio ambiente y en la salud humana. La legislación
ambiental sobre la disposición de este tipo de residuos ha venido aumentando las
exigencias a los fabricantes, comercializadores y usuarios, con lo cual se ha
acelerado la búsqueda de alternativas para el reaprovechamiento de los residuos de
caucho. Este artículo presenta una revisión bibliográfica acerca de las principales
tendencias en la utilización del caucho reciclado, incluyendo aplicaciones
actualmente comercializadas y otras derivadas tanto de estudios terminados como
de líneas de investigación en desarrollo. Las aplicaciones con mayor potencial de
volumen consumido son del sector infraestructura y construcciones civiles,
especialmente asfaltos, concretos y materiales aislantes para construcción liviana.
Algunas aplicaciones con potencial en el futuro cercano son los filtros para la
limpieza de aguas contaminadas y como componente en materiales compuestos con
matriz termoplástica o en poliuretano. Se evidencia la pertinencia de continuar
investigando sobre esta temática, que posee unos retos científicos de alta
relevancia, los cuales ameritan la mayor atención por el problema ambiental
significativo asociado al manejo de los residuos de caucho.
ARTICULO ACEPTADO
ABSTRACT
The generation of rubber waste has become a global concern since they have strong
negative impact on the environment and human health. Legislation about disposal of
this kind of residue has raised its requirements to the industry, traders and users;
therefore the search for alternatives to reclaim rubber waste has been considerably
accelerated in recent years. This work presents a review on the main tendencies of
recycled rubber utilization, including both applications currently commercialized as
derived from finished studies or from ongoing research lines. Applications with
greatest potential in terms of consumed volume are related to infrastructure and civil
construction sector, specially asphalts, concretes and isolators for lightweight
construction. Some other applications with potential in the near future are filters for
polluted water cleaning and as components in thermoplastic matrix composite
materials or in polyurethane composites. It is evident that intense research in this
field must be carried out seeking to face some relevant scientific challenges, which
merit major attention because of the significant environmental issue related to the
rubber waste management.
Keywords: recycled rubber, rubber wastes, waste tires, environmental impact,
sustainability.
INTRODUCCIÓN
Los materiales elastoméricos, conocidos como cauchos en la mayoría de países
hispanoamericanos o como hules en otros, presentan una elasticidad y resistencia
química que los hace insustituibles para llantas, calzado, tuberías, correas de
transmisión, piezas para sellamiento de fluidos, por citar los productos en los que
más se emplea el caucho como materia prima [1]. En 2014, el último año del cual se
cuenta con estadísticas consolidadas sobre el mercado del caucho, el consumo
mundial de esta materia prima fue de 28,9 millones de toneladas [2]; se estima que
en 2015 la demanda mundial de caucho aumentó un 0.7% respecto a 2014 y que
entre 2016 y 2024 el consumo aumentará un 3.1% anualmente en promedio [3]
confirmando la tendencia creciente del mercado observada en las últimas décadas
[4]. Desafortunadamente, las cifras sobre tendencias del mercado del caucho son
reportadas esporádicamente por diferentes fuentes de información, de tal manera
que al momento no es posible contrastar información y efectuar una evaluación
cuantitativa consolidada sobre las tendencias del mercado de este tipo de
materiales.
Para comprender los retos asociados al reciclaje de caucho, es pertinente tener en
cuenta que los artículos en este material se fabrican mezclando elastómeros con
aditivos orgánicos de bajo peso molecular, agentes vulcanizantes y cargas minerales
en forma de partículas finas. La mezcla en estado crudo es sometida a un proceso
de vulcanización en el cual se desarrolla una reacción química que forma una
estructura entrecruzada altamente elástica; a este tipo de material se le denomina
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28
26
millones de toneladas
24 [3] [3]
22 [2]
20 Demanda
18 [12] mundial de
[13] caucho para
16
14 [13] llantas
12 Caucho
10 desechado
8 proveniente
6 [12] de LLFU en
4 la UE
2
0
2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026
Año
Tabla 1. Modelos de regulación para la gestión de residuos de LLFU [14, 15, 17-21].
Cabe resaltar que no ha transcurrido tiempo suficiente como para evaluar el impacto
de las políticas implementadas en Colombia, pero puede inferirse que las
administraciones locales deben esforzarse por buscar mecanismos que sean
pertinentes para sus necesidades, seleccionando alternativas pero también
considerando la combinación de modelos exitosos en otras regiones.En otros
países latinoamericanos, la gestión de residuos provenientes de las LLFU no cuenta
con una legislación específica sino que las LLFU se integran a la gestión de residuos
sólidos especiales o peligrosos [25]. Desafortunadamente, en la literatura no se han
reportado estudios orientados a identificar si este abordaje genera mejores
resultados que tratar las LLFU con normatividades específicas, lo cual permitiría
contar con información confiable para seleccionar la regulación más conveniente.
El panorama descrito evidencia la necesidad de continuar buscando alternativas
para el manejo de los desechos de caucho con el fin de disminuir su impacto
ambiental, y simultáneamente buscar alternativas para que las empresas se acojan a
la normatividad vigente en cada país. Además, la reutilización de residuos de caucho
puede derivar en nuevas líneas de negocio para las empresas, o incluso en nuevos
emprendimientos, para lo cual la información presentada en este documento puede
proporcionar algunos criterios para los estudios de viabilidad. La literatura publicada
en los últimos años refleja un creciente interés por ahondar en el estudio de posibles
aplicaciones para residuos de caucho, tanto para fabricar productos de bajo valor
agregado como a la obtención de artículos con altas especificaciones técnicas. Se
percibe un esfuerzo por incursionar en nuevas aplicaciones y ampliar el abanico de
posibilidades, por lo cual en este trabajo se presenta una revisión sobre el uso de
caucho reciclado en diversas áreas de la industria.
ARTICULO ACEPTADO
Con el fin de comprender las presentaciones disponibles del caucho reciclado y así
posteriormente profundizar en las aplicaciones de dicho material, lo cual constituye
la temática central de este artículo, se relacionan brevemente los principales
métodos de reciclaje de caucho identificados durante la revisión bibliográfica
realizada.
1. PRINCIPALES MÉTODOS DE RECICLAJE DEL CAUCHO
Los métodos de aprovechamiento de los residuos de caucho se clasifican en
procesos mecánicos, criomecánicos, termo-mecánicos (molienda, mezclado de alta
velocidad), químico-mecánicos (desvulcanización, proceso criogénico de Trelleborg -
TCR por sus siglas en inglés -, hinchamiento en benceno), químicos (con reactivos
orgánicos, e inorgánicos), térmicos (en digestores, en autoclaves, en medios
alcalinos, en medios neutros, con acción de vapor de alta presión), biotecnológicos,
procesos con microondas y con ultrasonido [26, 27]. En la mayoría de estos
procesos, es necesario primero triturar el caucho hasta reducirlo a gránulos de
tamaño y forma regular, y de esa manera facilitar que los aditivos químicos y
agentes de expansión reaccionen adecuadamente con la estructura vulcanizada, a
la vez que se separan más eficientemente las fibras de acero, textiles y aditamentos
metálicos que puedan estar presentes en el caucho que se procesa.
En el caso de los procesos de trituración, los gránulos de caucho se comercializan
en diferentes tamaños para que el cliente final seleccione el que sea más adecuado
a sus necesidades. Si bien en la mayoría de las aplicaciones las propiedades del
caucho reciclado triturado no logran igualar las propiedades del caucho virgen, el
uso del primero presenta las siguientes ventajas respecto al caucho virgen,
adicionalmente a la ya mencionada disminución del impacto ambiental cuando el
caucho es reciclado [17, 28]:
Su costo puede llegar a ser menos de la mitad de lo que cuesta el caucho virgen,
tanto si se compara con caucho natural como si se compara con caucho sintético.
El módulo elástico o la resistencia al hinchamiento por solventes pueden ser
superiores a las del caucho virgen [26].
Las actividades de reciclaje generan empleo, principalmente mano de obra no
calificada, especialmente en los países en vía de desarrollo [28].
Una alternativa para el uso de caucho reciclado por trituración mecánica consiste en
incorporarlo a mezclas con caucho virgen, en el cual este último actúa como matriz.
El uso de caucho triturado en mezclas caucho virgen-caucho reciclado, presenta
algunas ventajas respecto al procesamiento de caucho virgen, entre las cuales se
destacan:
Menor tiempo de proceso y menor consumo de energía durante el mezclado:
durante las operaciones de trituración el caucho reciclado sufre una plastificación
debido al trabajo mecánico al que es sometido, por lo tanto el proceso de mezclado
se facilita cuando se usa caucho reciclado respecto al mezclado de caucho virgen,
y con menor calentamiento de los molinos.
Mayor procesabilidad por calandrado y extrusión: cuando se fabrican artículos por
estos métodos empleando mezclas de caucho recuperado y caucho virgen, se
requieren temperaturas menores que cuando se procesa caucho virgen, lo cual
facilita el proceso y aumenta la producción. Además, como efecto de la fase gel
entrecruzada en el caucho reciclado, la mezcla presenta un comportamiento menos
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3. CONCLUSIONES
En este trabajo se efectuó una revisión sobre las principales aplicaciones de caucho
reciclado, siendo las LLFU la principal fuente de este residuo. Si bien el reciclaje y la
utilización de estos materiales implican retos tecnológicos significativos, y en algunas
condiciones los costos de implementación son altos, la necesidad de disminuir su
impacto ambiental ha impulsado la realización de estudios sobre nuevas
aplicaciones para ese tipo de desperdicios que viabilicen su uso desde el punto de
vista económico y técnico.
Los países de la Unión Europea, Japón y Estados Unidos tienen el mayor desarrollo
tecnológico y en legislación sobre la temática, pero independientemente del grado
de desarrollo que tenga una región en esos dos ámbitos, hay que buscar alternativas
para el caucho reciclado que permitan a los productores y comercializadores cumplir
con las regulaciones sin afectar su rentabilidad, o generar nuevas líneas de negocio
e incluso nuevos emprendimientos.
El reciclaje energético o la recuperación del negro de humo presente en las LLFU
requieren de grandes inversiones en infraestructura y sistemas de control de
emisiones, por lo cual este estudio se centró en aplicaciones viables para medianas
y pequeñas empresas, bien sea de países desarrollados o de países en vía de
desarrollo.
Uno de los principales campos potenciales de aplicación para los residuos de
caucho es utilizarlos como modificadores de pavimentos y concretos, mejorando
algunas propiedades como liviandad y ductilidad, pero debe tener en consideración
que algunas características funcionales tales como la resistencia a la compresión y a
la flexión disminuyen cuando se agrega ese tipo de desechos. Se identificaron líneas
de investigación con posibilidades de generar alto valor agregado, como el uso de
caucho reciclado en sistemas de adsorción de contaminantes en medios acuosos,
techos ecológicos y fabricación de celdas de combustible para generación de
energía, si bien aún están en fase de investigación. El uso de caucho reciclado en
mezclas con caucho virgen presenta algunas ventajas tecnológicas, ambientales y
sociales con respecto al uso de caucho virgen, tales como menor costo, mayor
facilidad en algunos procesos como calandrado y extrusión, mayor eficiencia en el
proceso de vulcanización, y reducción de consumo de energía.
El desarrollo de elastómeros termoplásticos que utilicen caucho reciclado parece ser
un campo bastante promisorio por la pertinencia de obtener materiales con las
principales propiedades de los elastómeros pero con la facilidad de procesamiento
de los termoplásticos, aunque aún se encuentra en fase de investigación y
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