Rumbos tecnológicos

RECICLADO DE BOTELLAS PLÁSTICAS PARA LA ELABORACIÓN DE PELLETS PET PARA IMPRESORAS 3D

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Rumbos Tecnológicos 11 • Octubre 2019 – Septiembre 2020

Fecha de Recepción: 31 de Mayo de 2019 • Fecha de Aceptación: 02 de Setiembre de 2019

Abet, Jorge; Carrizo, Blanca R.*; Caminos, Constanza C.

Universidad Tecnológica Nacional Regional Córdoba – Departamento de Ingeniería Industrial. Maestro M. Lopez esq. Cruz Roja, Córdoba, Argentina.

*Autor a quién la correspondencia debe ser dirigida. Correo electrónico: coty_caminos@hotmail.com

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Resumen

presente nota técnica tiene como finalidad dar a conocer un proyecto sobre el cual se viene trabajando en el Departamento de Ingeniería Industrial de la Universidad Tecnológica Nacional Regional Córdoba y en GICAP que tiene como finalidad  incorporar un proceso de reciclado de botellas plásticas para la elaboración de filamento PET para impresoras 3D.
Si bien en un primer momento el interés por el mismo surgió por la necesidad pedagógica de dar continuidad a la impresión 3D en las materias de Informática II y Gestión Ambiental de la Carrera de Ingeniería Industrial. Luego de un acabado estudio se encontró que en la actualidad si bien existen empresas nacionales que ya compiten por abastecer el mercado de las impresoras 3D ninguna de ellas genera un producto de origen reciclado. En este marco, es imprescindible comenzar a pensar la producción
dentro del Paradigma de Economía Circular que tiene como finalidad generar un circuito productivo basado en el reciclado de los Residuos Sólidos Urbanos. Por tal motivo los objetivos generales de este trabajo son: (1) Desarrollar un proceso de reciclado de envases de polietileno tereftalato para generar filamento PET para impresoras 3D y (2) Diseñar el pellet de filamento PET para impresoras 3D, basado en el Paradigma de Economía Circular en la provincia de Córdoba- Argentina.
Palabras clave: Filamentos Reciclables, Impresión 3D, Insumos de impresoras 3D, Economía Circular, Educación en la Ingeniería.

Abstract

The purpose of this technical note is to publicize a project on which the Industrial Engineering Department of the National Regional Technological University of Córdoba and GICAP are working now, which aims to incorporate a process of recycling plastic bottles for the preparation of PET filament for 3D printers.
Although at first, the interest in it arose from the pedagogical need to continue 3D printing in the areas of Computing II and Environmental Management of the Industrial Engineering Degree.
After a finished study, it was found that at present, although there are national companies that already compete to supply the 3D printer market, none of them generates a product of recycled origin. Within this framework, it is essential to start thinking about production within the Circular Economy Paradigm that aims to generate a productive circuit based on the recycling of Urban Solid Waste. For this reason the general objectives of this work are: (1) Develop a recycling process of polyethylene terephthalate containers to generate PET filament for 3D printers and (2) Design the PET filament pellet for 3D printers, based on the Paradigm of Circular Economy in the province of Córdoba-Argentina.
Key words: Recyclable filaments, 3D printers, 3D printers inputs, Circular economy, engineer education.

 

INTRODUCCIÓN

En la actualidad (2019) a la tecnología digital se la considera como la protagonista de la próxima revolución industrial puesto que no solo existe una demanda creciente para fines académicos, profesionales e industriales sino también se considera que puede generar consecuencias profundas en la manufactura, el comercio y el consumo (Fresolli, M. and Smith, A., 2015).
Frente a esta tendencia mundial, se encontró que en Argentina en el año 2016 el Centro de Investigación y Desarrollo Industrial del Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI) crea una unidad de asesoramiento y asistencia técnica en el rubro de las impresoras 3D.
En este marco, en el año 2017 el mismo Instituto publica un mapeo para identificar los distintos actores que intervienen en el sector de la impresión 3D y la distribución territorial de los mismos.
En el mismo se presentó que 16 provincias argentinas se encuentran trabajando en el área; en ellas existen 129 prestadores del servicios, 59 proveedores de insumos y productos y 39 establecimientos educativos que tienen acceso a este recurso (INTI, 2017).
En el caso de la provincia de Córdoba, según el mismo informe del INTI, existen solo dos prestadores de servicio y dos entidades educativas que a la fecha eligen este recurso como principal motor de innovación y educación (INTI, 2017).
En el Departamento de Ingeniería Industrial de la Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Córdoba se incorpora en el año 2013 una impresora 3D con el fin de dar cumplimiento al desarrollo de las competencias que los alumnos necesitan obtener para aprobar las materias de Informática II y Gestión Ambiental, pero los costos de los filamentos, perjudico la continuidad de su utilización. Por tal motivo se comenzó con una investigación para crear un proceso a escala laboratorio capaz de cubrir con la demanda de este recurso.

En este marco se consideró que el mismo debía nacer dentro del Paradigma de “Economía Circular” que tiene como finalidad generar un circuito productivo basado en el reciclado de los Residuos Sólidos Urbanos (RSU), ya que si bien existen dos empresas nacionales “Kuttercraft” y “PrintaLot” que han comenzado con el proceso de sustitución de importaciones, ninguna de ellas hoy en día comercializa filamentos de origen reciclado.
Frente a esta realidad el Departamento de Ingeniería Industrial de la Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Córdoba ha iniciado una investigación que busca implementar en escala piloto un proceso productivo sustentable para generar un filamento PET que reutilice el plástico de envases cuyo compuesto principal es el polietileno tereftalato.
La incidencia que se procura generar con este Proyecto de Investigación tiene dos aristas. En primer lugar, en el ámbito social logrará disminuir la contaminación producida en la Ciudad de Córdoba y generar un producto que a su vez sea cien por ciento reciclable. Segundo, en el ámbito económico, permitirá dar continuidad al uso de la impresora 3D en el Departamento de Ingeniería Industrial al reducir los costos del insumo principal, y de ser posible con posterioridad se pretende poder producir a escala para cubrir la demanda de dicho producto a nivel nacional partiendo de un producto de origen 100% reciclado.

Objetivos Generales
(1) Desarrollar un proceso de reciclado de envases de polietileno tereftalato para generar filamento PET para impresoras 3D en la Provincia de Córdoba- Argentina.
(2) Diseñar el pellet de filamento PET para impresoras 3D, basado en el Paradigma de Economía Circular en la Provincia de Córdoba- Argentina.

Objetivos Específicos
(a) Determinar los residuos plásticos que pueden ser utilizadas para la creación de los filamentos PET para impresoras 3D.
(b) Desarrollar un plan logístico para la adquisición, acopio y limpieza de los residuos plásticos.
(c) Adquirir un extrusor plástico.
(d) Diseñar el pellet de filamento reciclado PET en la Provincia de Córdoba – Argentina para impresoras 3D.
(e) Generar el plan de acción para la fabricación de filamento reciclado PET en la Provincia de Córdoba – Argentina para impresoras 3D.

METODOLOGÍA

Para dar cumplimiento con los objetivos planteados se utilizará en un primer momento una metodología cualitativa, cuyo método será el análisis de contenido inherente a los antecedentes sobre el tema. En segundo lugar se utilizará una metodología cuantitativa para el registro de datos estadísticos y el desarrollo de pruebas estandarizadas.

Repensar la producción nacional desde la economía circular
El presente apartado busca analizar el paradigma de la Economía Circular en Argentina y, en particular en la provincia de Córdoba, en vistas de conocer cuál es la situación actual relevada por el gobierno nacional y provincial que permita generar un circuito productivo basado en el reciclado de los Residuos Sólidos Urbanos (RSU) hasta la actualidad (2019).
En primer lugar, el paradigma de la “Economía Circular” se incorpora a nivel nacional en el año 2005 y se basa en tres objetivos principales (1) El Observatorio Nacional para la Gestión Integral de Residuos Sólidos Urbanos (GIRSU); (2) La Coordinación de GIRSU; y (3) La Investigación y desarrollo de nuevas tecnologías que permitan gestionar los residuos sólidos desde una perspectiva técnico operativa (Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sustentable, 2019).
La labor de estas áreas se enmarca dentro de tres principios1 sobre los cuales se fundamenta la “Economía Circular”. A los fines de esta investigación interesa el segundo, que se define como la optimización del uso de los recursos, mediante la rotación de productos, componentes y materiales haciendo uso de su máxima utilidad, tanto en los ciclos técnicos como en los biológicos (Observatorio Nacional para la GIRSU, 2019).
Ahora bien, al rastrear los avances desarrollados desde el año 2005 a la actualidad (2019) a nivel nacional se encontró que de los veintitrés documentos académicos publicados y difundidos por la Secretaría, ninguno cumple con los objetivos del principio dos, anteriormente presentado que investigue acerca del reciclado de los Residuos Sólidos Urbanos (RSU).
A nivel provincial el Ministerio de Agua, Ambiente y Servicios Públicos delego a la Universidad Tecnológica Nacional Regional Córdoba (UTNRC) en el año 2016 la elaboración de un Diagnóstico Ambiental, en el cual si bien diferencia los RSU en orgánicos e inorgánicos no presenta ningún relevamiento de cuanto emite la población de la provincia de cada uno de ellos, solo presenta que en la capital en el año 2016 se desecha 1007 kg de residuos por día (UTN, 2016).
Según un artículo publicado en el año 2017 en Argentina se desechan doce (12) millones de botellas plásticas por día y solo son reutilizadas en un 30% (Encinck, 2017). En el caso de Córdoba se desechan cuarenta (40) mil envases diarios y solo un 10% es reciclado (Wald, 2018).
En cuanto a los recuperadores organizados de desechos, según el informe anteriormente mencionado de la UTNRC, para el año 2016 existían 8 empresas que recuperaban “todo tipo de plástico”, había 9 que reciclaban “plástico” y 1 de ellas solo tereftalato de polietileno (PET) que lo reutiliza para la producción de botellas; por último es importante resaltar que dos empresas cordobesas se dedican a la exportación de fibras PET a China (UTN, 2016) .
Para tener una aproximación del impacto que un proceso productivo de filamentos PET reciclados podría tener en el medio ambiente, se toma como dato el de una empresa holandesa denominada “Reflow” que afirma que “(…) cada kilogramo de filamento vendido representa la eliminación de 120 botellas de las calles” (Plastic Technology, 2016).

Avances en la producción de filamentos PET reciclados
Existe una alta gama de filamentos para impresoras 3D las cuales se clasifican y utilizan según las diferentes propiedades del plástico utilizado y las características finales del producto que se quiera generar. A los fines de esta investigación se optó por elegir los filamentos PET por dos razones principales, en primer lugar porque es el plástico más utilizado en todo el mundo (Rohinriger, 2019) y en segundo lugar, porque según el Diagnóstico Ambiental anteriormente presentado en Córdoba hay experiencia sobre su proceso de reciclado, lo que facilitaría la factibilidad de la elaboración de este proyecto (UTN, 2016).
Como datos importantes se encontró que las características de este material para la impresión 3D permite crear productos con mayor durabilidad, permite ser esterilizado y al necesitar una temperatura de 210º C para ser utilizado no elimina gases tóxicos (Rohinriger, 2019) .
En la actualidad existen empresas internacionales en España, Canadá y Holanda que ya generan filamentos 100% reciclados. A continuación, se toma como referencia el caso de la última, puesto que la misma trabaja con una extrusora de código abierto diseñada por Techfortrade que es una entidad benéfica radicada en Reino Unido, cuyo lema es “las impresoras 3d pueden ser para la distribución lo que Internet es para la información2” (TechforTrade, 2018).
A nivel regional, existen casos como el desarrollado por el Instituto Tecnológico de Pachuca Chile, que ha generado un proceso de reciclado de botellas plásticas para un tonner para impresoras 3D (Packaging, 2019).
A nivel Nacional existe un solo antecedente de proyectos similares. En el año 2015 el Instituto Nacional de Tecnología, desarrollo un proceso productivo basado en el reciclado de envases plásticos para la producción de filamentos para impresoras 3D pero que al día de la fecha no está siendo desarrollado a escala para poder abastecer la demanda nacional (Educ.ar, 2015) . Y si bien hay una incipiente industria en el sector desarrollada por las empresas anteriormente mencionadas: “Kuttercraft” y “PrintaLot” las mismas no cuentan con un proceso productivo basado en la Economía Circular como el que aquí se propone.
Por tal motivo se planteó desde el Departamento de Ingeniería Industrial de la Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Córdoba generar un filamento reciclado y sustentable que pueda en un primer momento cubrir la demanda generada en el claustro, a escala laboratorio para luego poder generar una producción del mismo basada en el Paradigma de Economía Circular.

CONCLUSIÓN

Como conclusión, el objeto de esta nota técnica fue compartir los avances parciales a los cuáles se ha llegado con la investigación sobre la generación de filamentos reciclados PET para impresoras 3D fundados en el paradigma de la “Economía Circular” que procura generar a futuro un proceso de reciclado plástico para la generación del insumo por excelencia de las impresoras 3D cuya demanda va en aumento en el ámbito académico, profesional e industrial y que dada las características de la revolución digital también implican un cambio profundo en la manufactura, el comercio y el consumo (Fresolli, M. and Smith, A. 2015) .
El mayor desafío del presente proyecto es lograr el circuito logístico que permita acopiar el plástico y darle valor mediante la creación del filamento PET sustentable. Una vez logrado el mismo se cree que el impacto de este proyecto podría ser sumamente benéfico para el país.

BIBLIOGRAFÍA

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http://www.camar3d.org/socios/

Comercio y Justicia. “La demanda de impresoras 3D aumento un 60% en 2017”. Negocios.
2018. Disponible en:
https://comercioyjusticia.info/blog/negocios/la-demanda-de-servicios-3d-aumento-60-en-2017/

Educ.ar. “El INTI logró impresión 3D a partir de botellas recicladas”. 2015. Disponible en:
https://www.educ.ar/noticias/128263/el-inti-logro-impresion-3d-a-partir-de-botellas-recicladas

ENSINCK, María Gabriela. Basura PET en Argentina: se tiran 12 millones de botellas de plástico
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FRESOLLI, Mariano & Smith Adrian. “Fabricación Digital ¿Una nueva revolución tecnológica?
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https://www.iproup.com/innovacion/3419-emprendimiento-productos-innovadores-negocios-innovadores-
La-industria-de-3D-gana-terreno-en-la-Argentina

 

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1 “Principio 1: Preservar y mejorar el capital natural controlando existencias finitas y equilibrando los flujos de recursos renovables. Principio 2: Optimizar el uso de los recursos rotando productos, componentes y materiales con la máxima utilidad en todo momento, tanto en los ciclos técnicos como en los biológicos. Principio 3: Fomentar la eficacia del sistema revelando y eliminando externalidades negativas” (Observatorio Nacional para la GIRSU, 2019).

2 “(…) 3D printing could do for distribution what the Internet has done for information” (TechforTrade, 2018).

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