Norberto Suárez

Diego Gómez López

PROYECTO DE GRADO

ANÁLISIS DE IMPACTOS AMBIENTALES DE LA INDUSTRIA PLASTICA EN BOGOTÁ

Marco teórico

La palabra “plástico” no se asocia únicamente a un material. Tal y como sucede con el metal, que designa otros metales además del hierro y del aluminio, la palabra plástico debe entenderse como un término genérico que describe una gran variedad de sustancias, las cuales se distinguen entre sí por su estructura, propiedades y composición. Las propiedades de los plásticos son tantas y tan variadas que a menudos pueden sustituir a los materiales convencionales como la madera y los metales o complementarlos.

Los plásticos hacen parte de un grupo de compuestos orgánicos denominados polímeros. Están conformados por largas cadenas macromoleculares que contienen en su estructura carbono e hidrogeno. Principalmente, se obtienen mediante reacciones químicas entre diferentes materias primas de origen sintético o natural1. Dependiendo de las propiedades físicas y su estructura molecular. Se dividen en termoplásticos, materiales que se ablandan al ser calentados y se endurecen al enfriarse, y termoestables, que adoptan una forma permanente al aplicarles calor y presión.

La principal materia prima para la producción de plásticos, además del gas natural, es el petróleo. Cabe anotar que solo el 5% del petróleo extraído se utiliza para la fabricación de plásticos, lo que representa una cantidad mínima de recursos no renovables, comparado con las ventajas y beneficios que se derivan de su transformación en incontables productos útiles. Adicionalmente, comparados con los materiales inorgánicos, los plásticos requieren un menor consumo energético mediante su transformación porque se procesan a temperaturas de operación más bajas.

La industria de los plásticos en Colombia

En 2007, las sustancias y productos químicos (agrupaciones CIIU 241 y 242) fueron fabricados en 619 establecimientos, el 8,5% del universo encuestado, que ocupaban en conjunto 64.407 personas, el 10,1% del empleo industrial. El valor de su producción bruta, 16.651,3 millardos de pesos (equivalentes a 8.011,9 millones de dólares) y su valor agregado, 7.230,5 millardos de pesos (3.478,9 millones de dólares), participaron con el 12% y el 11,8% en los totales nacionales de la industria manufacturera, respectivamente. El consumo de energía eléctrica ascendió a 1.621,7 millones de kilovatios-hora, equivalente al 11,2% de la energía utilizada por la industria manufacturera colombiana.

Así, las cuatro categorías -de productos químicos, de caucho y de plástico- respondieron por el 16,4% de los establecimientos, el 17,5% del personal ocupado, el 16,8% del valor de la producción bruta, el 16,5% del valor agregado y el 18,2% del consumo de energía eléctrica, de la industria manufacturera reseñada en 2007.

1 IMPI. Enciclopedia del Plástico, 1997. México D.F.

En ese mismo año, las exportaciones de materiales químicos ascendieron a 2.124,6 millones de dólares y las de productos de caucho y de plástico a 690,5 millones de dólares. Con relación a las ventas externas industriales y totales del país, los químicos contribuyeron con el 11,2% a las primeras y el 7,1% a las segundas; las manufacturas de caucho y de plástico sumadas aportaron 3,7% y 2,3%, respectivamente. La participación conjunta de los químicos, plásticos y cauchos fue del 14,9% en el monto de las mercancías industriales despachadas de Colombia y del 9,4% en el gran total del país en 20072.

Resinas plásticas más utilizadas

POLIETILENTEREFTALATO (PET): El PET está constituido de petróleo crudo, gas y aire. Un kilo de PET es 64 % de petróleo, 23 % de derivados líquidos del gas natural y 13 % de aire. A partir del petróleo crudo se extrae el paraxileno y se oxida con el aire para dar el ácido tereftálico. El etileno, que se obtiene principalmente a partir de derivados del gas natural, es oxidado con aire para formar el etilenglicol. La combinación del ácido tereftálico y el etilenglicol produce como resultado el PET. POLIETILENO (PEAD-PEBD): el polietileno se produce a partir del etileno derivado del petróleo o gas natural. El etileno se somete en un reactor a un proceso de polimerización. Este se realiza en presencia de un catalizador, en condiciones de presión y temperatura que posibilitan la formación de polímeros, que en el producto final tienen la forma de gránulos, denominados pellets. Dependiendo de las condiciones del proceso de fabricación existen variedades de polietileno. La más conocidas son: el polietileno de alta densidad PEAD t el polietileno de baja densidad PEBD; de este último se producen dos tipos, convencional y lineal. POLOPROPILENO (PP): El polipropileno es un hidrocarburo que pertenece a la familia de las poliolefinas y es producido a través de la polimerización de propileno (el cual es un gas resultante como subproducto de la industria petroquímica), utilizando catalizadores de tipo Ziegler Natta o Metallocenos para su reacción. Su estructura molecular consiste de un grupo metilo (CH3) unido a un grupo vinilo (CH2)5. El polipropileno también puede ser copolimerizado con etileno para formar los copolimeros random (mejor transparencia y brillo) y los copolimeros de impacto (buena resistencia al impacto a temperaturas ambiente y bajas temperaturas). POLIESTIRENO (PS): El poliestireno es el polímero resultante de la síntesis orgánica entre el etileno y el benceno (hidrocarburos derivados del petróleo) para formar el monómero del estireno que se polimeriza a poliestireno. Los tipos principales de PS son el poliestireno de uso general y el poliestireno de alto impacto. CLORURO DE POLIVINILO (PVC): El PVC se produce a partir de sal común y de petróleo o gas natural. Del petróleo se obtiene etileno mediante un proceso de craqueo; la sal es disuelta en agua y sometida a electrolisis para separar el cloro presente en ella. El etileno y el cloro se combinan entonces para formar el dicloroetileno, compuesto que se convierte en cloruro de vinilo monómero mediante un proceso de destilación. De la polimerización del cloruro de vinilo se obtiene el PVC en su estado de resina virgen. Dependiendo del tipo de proceso utilizado, las resinas pueden ser de tipo suspensión o emulsión. El PVC se combina con diversos aditivos para formar compuestos de PVC que incorporan así una gama amplia de propiedades.

2 Fuente: ACOPLASTICOS

Aplicaciones de las resinas más utilizadas

Plásticos Código Aplicaciones típicasPolietilenTereftalato (PET)

Botellas de gaseosa, agua, aceite y vinos; envases farmacéuticos; tejas; películas para el empaque de alimentos; cuerdas; cintas de grabación; alfombras; zuncho; rafia; fibras.

Polietileno de alta densidad (PEAD)

Tuberías; embalajes y láminas industriales; tanques, bidones, canastas o cubetas para leche, cerveza, refrescos, transporte de frutas; botellas; recubrimiento de cables; contenedores para transporte; vajillas plásticas; letrinas; cuñetes para pintura; bañeras; cerramientos; juguetes; barreras viales; conos de señalización.

Cloruro de polivinilo PVC rígido

PVC emulsión

PVC flexible

Tuberías y accesorios para sistemas de suministro de agua potables, riego y alcantarillado; ductos, canaletas de drenaje y bajantes; componentes para la construcción, tales como: perfiles y paneles para revestimiento exteriores, ventanas, puertas, cielorrasos y barandas; tejas y tabletas para pisos; partes de electrodomésticos y computadores; vallas publicitarias, tarjetas bancarias y otros elementos de artes gráficas; envases de alimentos, detergentes y lubricantes; empaques tipo blíster.Papel decorativo para recubrimientos interiores, cueros sintéticos para muebles y calzado, juguetes.Membranas para impermeabilización de suelos o techos, recubrimientos aislantes para cables conductores; empaques y dispositivos de uso hospitalario (como bolsas para almacenar suero o sangre, equipos para venoclisis), mangueras para riego, suelas para calzado.

Polietileno de baja densidad (PEBD, PELBD)

Películas para envolver productos, películas para uso agrícola y de invernadero; laminas adhesivas; botellas y recipientes varios; tuberías de irrigación y mangueras de conducción de agua; bolsas y sacos, tapas, juguetes; revestimientos; contenedores flexibles.

Polipropileno (PP)

Película para empaques flexibles, confitería, pasa bocas, bolsa de re empaque, laminaciones, bolsas en general. Rafia, cuerda industrial, fibra textil, zuncho, muebles plásticos, utensilios domésticos, geo textiles, mallas plásticas, carcasas de baterías, vasos desechables, vasos plásticos, tarrinas, empaques para detergentes, tubería, botellas, botellones, juguetería.

Poliestireno (PS)Espumado Expandido

Su principal aplicación es la fabricación de envases y empaques tanto de uso permanente como de un solo uso (desechables). Aplicaciones dirigidas a la industria, como elementos para equipos eléctricos y electrodomésticos; carcazas; gabinetes interiores; contrapuertas de neveras; estuches para casetes de audio y video. Aplicaciones en la industria

farmacéutica y accesorios médicos. Juguetería y recipientes cosméticos. Elementos en las industria de la construcción: encofrados; concretos aligerados: difusores de luz; divisiones de baño; cielorrasos; rejillas arquitectónicas. Industria automotriz; artículos escolares y de oficina. Elementos decorativos para el hogar; publicidad y promocionales.

Otros: Policarbonato (PC) Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS) Estireno Acrilonitrilo (SAN) Poliamida (PA) Nylon Acetatos (POM)

Botellones para agua.Discos compactos.Carcazas para computadores y equipos de tecnología.Películas.Envases para alimentos.

Composición de los residuos sólidos urbanos

Vida útil en algunas aplicaciones de los plásticos en ColombiaTuberías PCV en construcciones Vida de la viviendaTuberías de PVC en infraestructura Hasta 50 añosCajas de polipropileno para herramientas 10 a 15 añosCajas de polietileno de alta densidad para bebidas

5 a 7 años promedio

Películas de invernadero de polietileno 2 a 3 añosEnvases para productos de higiene y aseo 1 a 2 añosBolsas plásticas de polietileno Menor de 1 año

Envases PET Menos de 6 meses o más de un año si son retornables

Fuente: Plásticos en Colombia 2001-2002, ACOPLASTICOS, Pág. 151

Peligros ambientales del uso masivo de los plásticos

Los polímeros se han convertido en uno de los acompañantes habituales en nuestra vida. La mayoría de los objetos que están a nuestro alrededor están constituidos total o parcialmente por alguno de ellos. Esto ha dado lugar a un gran desarrollo de la industria, lo que ha generado problemas ambientales.

Dado que los plásticos son relativamente inertes, los productos terminados no representan ningún peligro para el fabricante o el usuario. Sin embargo, se ha demostrado que algunos de los monómeros usados en la fabricación de plásticos producen efectos cancerígenos en la salud. Así, el benceno, una materia prima usada en la fabricación del nylon es un carcinógeno.

La industria del plástico, presenta unos problemas ambientales y para la salud, similares a los de la industria química.

La mayoría de los plásticos sintéticos no pueden ser degradados por el entorno; al contrario que la madera, el papel, las fibras naturales, o incluso el metal o el vidrio, no se oxidan ni se descomponen con el tiempo.

Se han desarrollado algunos plásticos degradables, pero a pesar de ellos siguen sin cumplir las condiciones óptimas para los vertederos de basura. El que sea degradable, no significa que los materiales desaparezcan, sino que se hacen física y químicamente más pequeños, dando lugar a sustancias que pueden ser más peligrosas aún que las iniciales.

La eliminación de los plásticos supone un problema ambiental. El método más eficiente para solucionar este problema es el reciclaje y la no generación de residuos.

A pesar de que el reciclaje se considera una buena opción, siempre supone un gasto energético que se puede minimizar si el residuo no ha sido generado, lo que se puede conseguir adquiriendo productos con el mínimo embalaje.

Muchos de los plásticos resisten poco la temperatura y pierden su forma o se destruyen totalmente. Muchos de ellos son inflamables y desprenden en algunos casos, a causa de la combustión, productos muy tóxicos que reciben el nombre de dioxinas (átomos de Cl, estables, resistentes al medio ambiente y al ser humano). La degradación excesivamente lenta que sufren hace que ocupen mucho espacio en los vertederos.

RECICLAJE

Hay cuatro tipos de reciclaje de plásticos:

Primario

Conversión del desecho plástico en artículos con propiedades físicas y químicas idénticas a las del material original. Se realiza con termoplásticos tipo PET, HPDE, LPDE, PP, PS y PVC. Es necesario un proceso de separación y limpieza.

Secundario

Se convierte el plástico en artículos con propiedades inferiores a las del polímero original. Se usa en termoestables que están contaminados. En este caso no es necesario limpiar, se mezclan con tapas de aluminio, papel, polvo,… y se muelen y funden juntos en un extrusor. Se usan como áridos en la construcción de carreteras

Terciario

El polímero se degrada en compuestos químicos básicos y combustibles. Se diferencia de los anteriores en que además de un cambio físico hay un cambio químico. Los métodos más usados son pirolisis y gasificación. En el primero se recuperan las materias primas de los plásticos, de manera que se pueden rehacer polímeros puros con otras propiedades y menos contaminación y, en el segundo se obtiene gas que puede ser usado para producir electricidad, metanol o amoniaco.

Cuaternario

Calentamiento del plástico para usar la energía térmica liberada de este proceso para llevar a cabo otros procesos, es decir, se usa como combustible para obtener energía.

IMPACTO AMBIENTAL DE LOS PLÁSTICOS

En los últimos años, el consumo de plásticos ha experimentado un gran crecimiento debido a las innumerables aplicaciones que estos materiales tienen hoy en día. Pero a pesar de esto, la contribución que hacen a los residuos domésticos, es pequeña puesto que constituyen solo un 7% en peso.

Muy a menudo los plásticos se consideran como elementos de corta vida y que dejan gran cantidad de residuos. Esto hace que las cualidades que tienen los plásticos para satisfacer requisitos de larga duración se vean mermadas y no se aprecien. Estudios realizados en diferentes países, han constatado que solo la quinta parte de los plásticos tiene una duración inferior a un año. La conclusión a la que se llega es que la cantidad de plásticos generados cada año, es inferior a la cantidad consumida, porque los artículos de larga duración necesitan de un año para convertirse en residuos. Como nota importante hay que decir que en Europa occidental se recuperan más de la quinta parte de los plásticos usados, el 7% es reciclado y el 15% es procesado para recuperar su poder energético3.

Para hacer una valoración profunda del impacto ambiental que los plásticos producen, no nos podemos limitar con ver los efectos ambientales que se originan en la eliminación final de los residuos, sino que hay que hacer un análisis detallado de los impactos producidos a lo largo de su ciclo de vida. En este ecobalance se debe incluir tanto el consumo total de materias primas como la energía consumida en la producción, así como el transporte y la eliminación, emisiones, vertidos, etc.

Consideremos detalladamente algunas características que definen a los plásticos desde el momento que se producen, para más tarde llegar a una conclusión y poder evaluar en qué medida son materiales contaminantes.

Si partimos de la producción, el plástico necesita menos recursos energéticos que otros sectores. Actualmente en Europa Occidental solo el 4% del petróleo es usado para la elaboración de plásticos, mientras que el 86% se destina al transporte, calefacción y energía. Si comparamos la cantidad de energía que se necesita para elaborar materiales de plástico o de vidrio, es importante señalar que para producir 1000 botellas de plástico se necesitan 100 kilogramos de petróleo, mientras que en la producción de vidrio se necesitan 230 kilogramos de petróleo. Esto quiere decir que en la producción de plástico se ahorra un 57% de la energía por unidad de envase, no por kilo.

El plástico, por su ligereza no produce gran impacto ambiental, en cuanto al transporte. Se puede ahorrar un 39% del combustible si el agua mineral se reparte en envasada en plástico, comparándolo con el vidrio. Este ahorro de combustible tiene como consecuencia que los niveles de contaminación atmosférica también disminuyan.

Vemos por lo tanto que en el caso del transporte, el plástico tampoco supone un gran problema de impacto ambiental. Vemos por último, que ocurre cuando se eliminan los residuos. En este caso los plásticos pueden ser también recuperados para su reciclado, como ocurre con otros materiales. El problema se centra en que, bajo el nombre genérico de "plásticos" se encuentran numerosos tipos que, en ocasione, no aceptan tratamientos homogéneos y exigen su segregación, con los costos consiguientes. Debido a la complejidad de su estructura, son más difíciles de reciclar que otros materiales.

La recuperación energética de los plásticos es una vía práctica, y muy utilizada en Europa, pero poco en nuestro país por la falta de infraestructuras de incineración de residuos. En este

3 http://www.ambientum.com/revista/2001_24/2001_24_SUELOS/MPCTPLST3.htm

sentido hay que decir que aunque los plásticos constituyen solo el 7% de los residuos sólidos urbanos, producen el 50% de la energía recuperable, durante su combustión.

Los plásticos que segregamos selectivamente o aquellos que van al cubo de la basura y que tienen la suerte de ser procesados en centros de recuperación y reciclado, pueden ser reciclados, con las problemáticas antes enunciadas. Tras separar los diversos tipos y llegar a calidades homogéneas, el proceso de recuperación es sencillo. Lavado, triturado, homogeneizado, extrusión y granceado. Esta solución teórica no está exenta de problemas, según el uso que haya tenido el material plástico, El usado en invernaderos puede llegar a tener niveles de suciedad que hagan inviable o no rentable estos procesos.

El principal problema para su reciclado, es la contaminación por otros residuos o materiales. Para poder someterlos al proceso de reciclado es necesario aplicar fuertes inversiones en tecnologías de lavado y separación, lo cual implica que el proceso sea costoso. Además, es necesario mencionar que hay determinados plásticos que por ser termoestables, necesitan de unos métodos químicos específicos que hacen incrementar aún más los costes. Por eso ante esta situación, y tras un análisis de ecobalance aplicado a las distintas opciones de gestión, está demostrado que el reciclado no es siempre la mejor opción.

Como siempre hay que tener alternativas para todo, también en este ámbito contamos con una opción no menos importante, que es la incineración con recuperación energética. Este sistema es también conocido como recuperación térmica y nos permite reducir considerablemente el volumen de residuos sólidos que van a vertederos, y recuperar el valor calorífico de los plásticos contenidos en los residuos, que equivalen a combustibles como el gas natural o el fuel-oil. En estos procesos debe prestarse una especial atención a los posibles riesgos de emisiones en la combustión de dioxinas y furanos que suelen asociarse a materiales con cloro en su composición, lo que ocurre en algunos materiales plásticos4.

Poderes caloríficos

Vemos, pues, ante todo lo dicho anteriormente, que es necesaria una normativa que regule las gestiones del tratamiento de plásticos. España es uno de los paises europeos que tiene más arraigada la utilización de los vertederos como solución ambiental al problema de los residuos. Por ello las vías de incineración son poco aplicables, siendo el reciclado la única vía útil por el momento. Muchos vertederos no se ajustan a la totalidad de la actual directiva 1999/317/CE, y precisan inversiones y modificaciones. Es buen momento para revisar la actual política sobre vertederos dando una buena vía de recuperación a los residuos plásticos.

Estos problemas descritos anteriormente, derivados del vertido de residuos plásticos, están provocando un debate técnico, social y cultural en el ámbito mundial, que redundara en soluciones prácticas de futuro, mejorando la recuperación de estos materiales y la protección ambiental de nuestro entorno.

4 http://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2010/02/mediomabiente-plasticos.pdf