Ciencias de los materiales

PK-CM-21-MA De botellas de plástico a fibra o hilo para uso alternativo

Ciudades y comunidades sostenibles
Producción y consumo responsables
Acción por el clima

Asesor: Claudia Aviña Ramirez

Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)

Sofía García [Cano ]

Resumen

 

La gran producción y uso de botellas de plástico y por tanto la acumulación de estás como desecho, hace buscar alternativas de uso con el fin de darles un aprovechamiento alterno del que fueron principalmente producidas, para posteriormente, buscar introducirlas como materia prima en un nuevo ciclo productivo.

El PET, o tereftalato de polietileno, es un tipo de plástico que se utiliza comúnmente en la fabricación de envases de alimentos y bebidas, como botellas de agua y refrescos. En la industria textil, el PET se utiliza para la creación de fibras sintéticas, particularmente poliéster, mediante el reciclaje de botellas de plástico PET usadas. (Figura 1)

Figura 1 PET

 

Las fibras de poliéster recicladas se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo ropa. Alfombras, rellenos para edredones y almohadas, y otros textiles del hogar. Con la creciente preocupación por el medio ambiente, cada vez más empresas textiles buscan incorporar prácticas sostenibles, y el uso del PET reciclado es una de las estrategias claves en este esfuerzo.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pregunta de Investigación

¿Cómo podemos transformar el PET en hilo o fibra para la creación de textiles y otros productos derivados de este material?

Planteamiento del Problema

El plástico es uno de los materiales más utilizados en la vida cotidiana, pero también representa una las principales fuentes de contaminación dado que este no es un producto biodegradable (figura 2).

Figura 2. Contaminación en las calles de México. Fuente: Greenpeace México.

 

Un mexicano consume 48 kilos de plástico PET al año, es decir, unas 2500 botellas de este material. Es muy común encontrar por las calles montones de basura, en las cuales el material más abundante es el PET.

Tan sólo en México se producen al año 100,000 toneladas de envases de Polietileno Tereftalato mejor conocido como PET, y apenas se recicla un 20% y la cantidad restante es exportada a países como China y Estados Unidos, los cuales procesan el PET reciclado y lo regresan a México en forma de almohadas, corbatas, calcetines, cuerdas, escobas y todo tipo de productos elaborados de fibras sintéticas (Figura 3) .

Figura 3. Porcentajes del destino que tiene el PET recolectado en México.Fuente:Reciclado. Un Negocio Útil y Rentable . (2008). Entrepreneur México, 16(5), 8.

 

Por lo tanto México está perdiendo la oportunidad de crear sus propias fibras sintéticas y productos a partir del PET que recicla, dado que la cantidad demandada de PET por China es muy elevada.

Antecedentes

¿Qué es el PET?

 

El tereftalato de polietileno es un tipo de plástico que se utiliza principalmente en envases de bebidas y en textiles. Tiene muchos nombres técnicos, pero es más conocido por sus siglas en inglés PET (polyethylene terephthalate).

Aunque los científicos británicos Whinfield y Dickson lo patentaron en 1941 para la fabricación de fibras textiles, hoy en día este material sintético en su gran mayoría se utiliza para la fabricación de botellas de agua.

El PET pertenece al grupo de los materiales sintéticos denominados poliésteres. El PET es un plástico ligero, transparente, seguro y muy resistente.

El PET es mucho menos dañino para el planeta que otros plásticos como el PVC. De todas formas, para su producción se emplean sustancias perjudiciales y metales pesados que contaminan la tierra. Por ello, la característica más interesante de este material es que es un plástico reciclable.

¿Que es el PET reciclado?

 

El PET reciclado, rPET o poliéster reciclado es un material obtenido a partir del reciclaje de materiales sobrantes. En su mayoría proviene del reciclaje de botellas de PET y, en menor medida, de restos industriales de poliéster o de ropa.

Debido a las toneladas y toneladas de desechos de PET que hay actualmente en el mundo, el reciclado de este plástico es vital para el planeta.

El rPET se utiliza tanto para la fabricación de envases como para la creación de prendas de ropa. Tras un proceso de reciclaje que no implica la extracción de petróleo se producen los hilos con los que se elaborará el poliéster reciclado y con ellos se tejerán las prendas ecológicas.

Datos a saber sobre el poliéster reciclado:

  • Es muy resistente. Tanto a las temperaturas elevadas como al desgaste.
  • Es flexible e impermeable.
  • Es el plástico más reciclado del mundo.
  • Contribuye a la reducción de envases de plástico.
  • Greenpeace entre otras organizaciones luchan para que el reciclaje del PET esté subvencionado.
Ventajas del PET reciclado

El Pet reciclado tiene un montón de ventajas en lo que refiere al medio ambiente. Aquí mencionamos algunas de sus principales virtudes:

  • Su fabricación no requiere extracción de nuevo petróleo.
  • Hace que la fuerte dependencia del sector textil por el petróleo como materia prima se reduzca, así como su demanda.
  • Genera un 75% menos de emisiones de CO2 y requiere menos energía que el poliéster virgen.
  • Tiene una huella ambiental muchísimo menor.
  • Disminuye la cantidad de residuos. El PET evita que los plásticos acaben en los vertederos y por tanto ayuda a disminuir las emisiones tóxicas en las plantas incineradoras.
  • Ayuda a potenciar los nuevos flujos de materias recicladas.(Figura 4)

Figura 4. Proceso de reciclado para la elaboración de textiles

 

En resumen, reduce el impacto ecológico y es mejor para el planeta y el cambio climático. 

Principales usos del PET.

En la actualidad se están abriendo cada vez nuevos campos de aplicación del PET, entre sus aplicaciones más importantes se encuentran:

PET de grado textil:

La primera aplicación industrial del PET fue la textil, durante la Segunda Guerra Mundial, para reemplazar a fibras naturales. Es utilizado para fabricar fibras sintéticas, principalmente poliéster (nombre común con el que se denomina al PET de grado textil) en sustitución de algunas como algodón o lino. Ya sea como filamento continuo o como fibra cortada, el PET encabeza a los polímeros textiles. Se emplea para la producción de fibras de confección y para rellenos de edredones o almohadas, además de manufacturarse con tejidos industriales de sustentación para cauchos, lonas, bandas transportadoras y otros numerosos artículos.

 

PET de grado botella:

Es utilizado para fabricar botellas de bebidas principalmente ya que el PET ofrece características favorables en cuanto a resistencia contra agentes químicos, gran transparencia, ligereza, menores costos de fabricación y comodidad en su manejo, lo cual conlleva un beneficio añadido para el consumidor final. Aunque comúnmente se asocia con el embotellado de las bebidas gaseosas, el PET tiene infinidad de usos dentro del sector de fabricación de envases.

PET de grado película:

El PET se utiliza también en gran cantidad para la fabricación de película: en la práctica, todas las películas fotográficas, de rayos X y de audio están hechas de PET.

 

PET de grado ingeniería:

El PET también es utilizado para realizar una gran diversidad de productos plásticos, como: cuerdas, hilos, refuerzos de llantas, mangueras, mangos de brochas para pinturas, cepillos industriales, etc

Objetivo

Presentar una alternativa de reciclado para las botellas de PET. Mostrando las características y procesos requeridos para llevar a cabo la transformación de las botellas

Justificación

La cantidad demandada de PET por parte de China es muy alta, y sabe sacarle el máximo provecho ya que lo utiliza para la elaboración de diversos productos en su mayoría telas sintéticas. Su estrategia radica en sacar el PET de México y otros países, procesarlo y regresarlo al país en forma de productos terminados. El estudio del proceso de transformación del PET en fibra de poliéster puede permitir conocer por qué en México es preferible exportar el PET a China en lugar de utilizarlo para la elaboración de algunos productos como pueden ser fibras, puesto que en la actualidad son muy pocas las empresas que se aventuran a trabajar con este material reciclado. Según datos del Centro Empresarial del Plástico, en el país solo existen 50 micros y pequeñas empresas dedicadas a esta actividad. Hay muchísimas cosas que se pueden hacer con el PET reciclado, uno de los procesos de reutilización del PET es el rotomoldeado, que permite que el material conserve todas sus propiedades y entonces poder crear así artículos huecos de cualquier tamaño y de una sola pieza como tinacos, juguetes, además de que es posible que el PET sea reutilizado para la elaboración de las fibras sintéticas.

Hipótesis

Diseñar un sistema que permitirá procesar las botellas de PET de manera que forme filamentos continuos de hilo, mediante la generación de un corte continuo en el cuerpo de la botella que resulte en un filamento, podrá derivar en la obtención de materia prima en procesos como tejido, trenzado, compactado, formado, uso como hebra, entre muchas otras, y así explotar este recurso generando fuente de ingreso al país

Método (materiales y procedimiento)

Materiales. (Figura 5 )

1.- Tabla de madera

2.- 4 pijas

3.- Navaja Multiuso

4.- 8 rondanas metálicas

5.- Tubo de plástico, madera o metal del 25 cm de alto aproximadamente.

7.- Desarmado

6.- Lentes y material de protección.

7.- Botellas de plástico.

Figura 5. Materiales maquina cortadora

Pasos a seguir para la elaboración de la cortadora.
1.-Preparación del Área de Trabajo:
• Busque un área limpia y espaciosa para ensamblar la cortadora de plástico.
• Asegúrese de contar con suficiente luz para trabajar de manera adecuada.
• Coloque todas las piezas y herramientas necesarias sobre una superficie estable y plana.

2.- Ensamblaje de las Piezas Principales:
• Colocar dos rondanas sobre la tabla, ligeramente separadas (0.5mm). Utilizando el plumón, se debe marcar el centro de cada rondana sobre la tabla. (figura 6).

Figura 6. Colocación de rondanas en la base a trabajar.

• Apilar 3 rondas en cada uno de los puntos y colocar encima de ambos apilados 1 navaja como se muestra en la siguiente imagen. (Figura 7)

Figura 7. Colocación de la navaja.

 

• Colocar encima de la navaja una 4ta rondana e insertar por el orificio de ambos apilados la pija y atornillar utilizando el desarmador. (Figura 8).

Figura8. Se fija la navaja con pijas.

 

• Colocar el tubo de plástico de forma vertical como se muestra en la imagen. Utilizando el desarmador se deben cruzar las pijas en dirección contraria como se muestran las flechas roja y azul. (Figura 9)

Figura 9. Ensamble del soporte de la botella de plástico.

3.- Prueba de Funcionamiento:
 Antes de utilizar la cortadora de plástico, asegúrese de tener cuidado al manipular las navajas.
 Cortar la parte baja de la botella de forma horizontal y crear una ceja con un cutter para que esta pueda ser introducida entre las rondanas.
 Con cuidado jalar la ceja poco a poco para que la cortadora produzca un hilo grueso del plástico de la botella.

Proceso de selección y cortado del PET

  • Las botellas de PET recogidas se esterilizan, se secan y clasifican de acuerdo al color del plástico para luego ser cortadas en pequeños filamentos.
  • Corte de base: Se corta la base de las botellas con la ayuda de una navaja. La sujeción de la botella es con la mano. (Figura 10)

Figura 10. Preparación de corte de base de botella.

  • Corte inicial: Se realiza un corte inicial con el exacto o con ayuda de tijeras. Este corte ayuda para introducirlo en el siguiente paso que es el corte continuo para extraer el hilo. (Figura 11)

 

Figura 11. Colocación de la botella para proceder al corte del plástico.

 

  • Corte de hilo: Se jala la hebra obtenida del corte inicial a través de la navaja produciendo que la botella gire por efecto de  ir jalando. Movimiento similar al que se produce al crear la rosca de los tornillos. (Figura 12.)

     Figura 12. Productos obtenidos mediante el uso de la  cortadora casera

 

  • Unión de filamentos: Al cambio de botella se realiza un nudo entre el extremo de los hilos al hacer cambios de las botellas.
  • Almacenamiento: Se enreda el hilo en madejas o sobre carretes.
  • Clasificación Con el fin de unificar las características del hilo obtenido al final se puede clasificar por: tamaños, color y forma. (Figura 13.)

     Figura 13. Clasificación del Pet por color.

 

 

 

Galería Método

Resultados

Entre los posibles usos que actualmente se le puede dar a este hilo se muestran en la (Figura 14).

 

De cada 60 botellas de plástico se puede obtener 25 metros de cuerda muy resistente para diversos usos.

 

De cada 20 botellas se puede elaborar una escoba de barrer.

 

De cada 60 botellas se puede obtener 300 grs de fibra sintética para confeccionar hilo textil o relleno de almohadas.

 

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

En conclusión el uso de PET en la industria textil a través de su transformación en hilos para la creación de textiles representa un paso significativo hacia la sostenibilidad y la responsabilidad ambiental. Este enfoque innovador no solo promueve la conservación de recursos naturales, si no que también impulsa el desarrollo de una economía circular. A medida que la conciencia sobre el impacto ambiental de la industria textil continúa creciendo, se espera que el uso del PET reciclado siga expandiéndose, ofreciendo beneficios tanto ambientales como comerciales.

En México del total de residuos sólidos urbanos generados, los plásticos ocupan el 3er lugar. El denominado PET encabeza el mayor porcentaje de estos residuos derivados de petróleo. México es el 2do consumidor mundial en botellas de PET. Lo que representa del 30 al 45% de la basura generada a nivel mundial. Desarrollar un sistema que permita la transformación de botellas de PET en un hilo mediante cortes continuos podría ayudar al uso alterno de botellas de PET de post consumo.

Bibliografía

1.-ECOCE A.C. (2016) Sitio web: http://ecoce.mx/cifras.php

2.-Tecnología de los Plásticos. (s.f.) Sitio web:http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.mx/2011/03/codigos-de-los-plasticos.html

3.- ECOCE A.C (2016) Sitio web: http://ecoce.mx/files/Informe-ECOCE-2017.pdf

4.- La Bioguía Oficial. (2014) Sitio web:http://www.labioguia.com/notas/hacer-hilos-y-cuerdas-para-diver-sos-usos-reciclando-botellas-pet.

5.- El PET reciclado.(2020) Sitio https://teefactory.es/sostenibilidad/poliesterrecicladopolyethylene%20terephthalate).

6.- Morton, J. (1993).

Procesamiento de plásticos: inyección, moldeo, hule,PVC.

México: Editorial Limusa S.A. De C.V.

Summary

The large production and use of plastic bottles and therefore the accumulation of these as waste, makes us look for alternative use in order to give them an alternative use of the one they were mainly produced, to subsequently seek to introduce them as raw material in a new production cycle.

 

PET, or polyethylene terephthalate, is a type of plastic that is commonly used in the manufacture of food and beverage containers, such as water bottles and soft drinks. In the textile industry, PET is used for the creation of synthetic fibers, particularly polyester, by recycling used PET plastic bottles.

 

Recycled polyester fibers are used in a wide range of applications, including clothing. Rugs, duvet and pillow fillings, and other home textiles. With the growing concern for the environment, more and more textile companies are looking to incorporate sustainable practices, and the use of recycled PET is one of the key strategies in this effort

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography