Plástico reciclado en aplicaciones automotrices

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La economía circular se extiende más allá de los plásticos de corta vida. Las empresas automotrices muestran cada vez más su compromiso de incorporar material reciclado. La calidad de la materia prima para mantener el desempeño y la estética es aun un reto.


Hace apenas unas semanas Faurecia y Veolia firmaron una alianza estratégica para el desarrollo de materiales innovadores para interiores automotrices. La meta es lograr un promedio de 30% de contenido de plásticos reciclados en 2025.

Las estrictas regulaciones ambientales y la necesidad de aligerar los vehículos para mejorar su eficiencia energética han precipitado la búsqueda de nuevos materiales para componentes automotrices.

Faurecia ha sido pionera en esto desde 2011, y el año pasado creó la División de Materiales Sostenibles, cuyo objetivo es lograr una cabina completa con bajas emisiones de CO2, incluyendo materiales negativos en CO2.

Su alianza con Veolia es sólo un paso más hacia su objetivo. Los materiales con contenido reciclado que desarrollarán en conjunto serán para fabricar paneles de instrumentos, paneles de puertas y consolas automotrices. Y Veolia comenzará la producción de esos innovadores plásticosen 2023, en sus plantas ubicadas en Francia.

Pero, los compromisos para incluir material reciclado en componentes automotrices, están encabezados por las propias armadoras, y prácticamente todas los han incluido en sus vehículos.Se estima que en la actualidad entre el 18 y 20% de los plásticos utilizados en interiores para autos contienen material reciclado.

Ford comenzó desde 1990, integrando plástico reciclado en algunos de sus vehículos.Hace tres años hizo público que está utilizando cada año 1.200 millones de botellas de PET posconsumo en los protectores debajo de la carrocería de todos sus automóviles y SUV’s, y para los revestimientos de las llantas de sus camiones de la serie F.

"Se estima que en la actualidad entre el 18 y 20% de los plásticos utilizados en interiores para autos contienen material reciclado"

La japonesa Toyota es otra que tiene ambiciosas metas en este sentido. En su plan de acción ambiental para 2025 planea desarrollar tecnologías para utilizar materiales reciclados, especialmente plásticos. También pretende aumentar el contenido de materiales reciclados en Europa y Japón. Y por si no fuera poco, desarrolló un plástico reciclable: Toyota Super OlefinPolymer (TSOP), para fabricar parachoques y otras piezas.

Renault tiene como objetivo incorporar hasta 20% de plástico reciclado en sus autos fabricados en Europa. Cada año usa 52,000 toneladas de plástico reciclado y creó un sistema de ciclo cerrado de reciclaje para polipropileno, con el que recupera los parachoques y revestimientos de arcos de llantas para transformarlos en material reutilizable en nuevas autopartes.

Los ejemplos son variados, pero sin duda, los plásticos y los materiales reciclados serán claves en la movilidad sostenible con la llegada de los autos eléctricos. Uno de estos casos es el deNissan, que incorporó plástico de botellas recicladas para fabricar los asientos, reposabrazos y parachoques de su modelo eléctrico Nissan Leaf.

Además, la gama de vehículos Renault-Nissan ECO2 contiene más de 7% de plásticos reciclados. Y hay otras marcas como KIA, BMW, Volkswagen, Audi, Volvo, que ya han integrado componentes, sobre todo interiores, con contenido de material reciclado.

 

El reto de elevar el porcentaje

Con 20% promedio de contenido de plástico reciclado en los componentes automotrices, avanzar hacia la meta de 30% representa un desafío para las compañías del sector. Lograr el rendimiento y la estética de las resinas vírgenes no es tarea fácil.

“Existen barreras técnicas, definitivamente un material virgen siempre tiene un mayor desempeño que uno que contiene material reciclado, pero se están desarrollando estrategias para alcanzar las propiedades de materiales vírgenes”, explica Ernesto Hernández Hernández, líder técnico del Laboratorio Nacional de Materiales Ligeros para el Sector Automotriz (Laniauto).

La razón es simple: cuando los plásticos se van reprocesando, la longitud de las moléculas va disminuyendo y todas las propiedades del material disminuyen cada vez. Aunque los equipos de investigación y desarrollo de las automotrices y centros de investigación están trabajando para mejorarlo.

En opinión de Ernesto Hernández, este porcentaje se va a ir incrementando poco a poco, utilizando algunos aditivos, mejorarando las formulaciones, y es algo que ya está en ese proceso y aún más con la llegada de los vehículos eléctricos que requieren aligerar su peso para conseguir mayor eficiencia de combustible.

Esto es una tendencia, dice el especialista,y se va a ir desarrollando precisamente por el tema ambiental.Incluso, hoy hay empresas que por filosofía están buscando que cada autoparte tenga al menos un 10% de material reciclado,  y hay quienes han comprometido hasta 20 o 30%.

Hoy en día, los plásticos representan el 50% del volumen de un vehículo, con alrededor de 30,000 componentes hechos con 39 tipos diferentes de plástico.Aunque en la realidad, sólo cuatro de esos concentran el 70% de los plásticos que se usan en los automóviles: polipropileno (PP), poliuretano (PU), poliamidas y PVC.

Los cambios tecnológicos en la movilidad van a incrementar el uso de este tipo de plásticos, lo que podría facilitar la incorporación de más material reciclado. El PP y PU representan alrededor del 50% del consumo total de plástico en vehículos, en contraste, ha disminuido la demanda de plásticos de ingeniería.

"Los plásticos y los materiales reciclados serán claves en la movilidad sostenible con la llegada de los autos eléctricos"

Incluso, en los autos eléctricos ya no se requiere la resistencia a altas temperaturas de los polímeros de ingeniería, en cambio se usarán poliamidas para los soportes de batería y carcasas en vehículos eléctricos, según un artículo de la empresa AdvancedPlastic Technologies (Adapt), difundido en su página web.

El artículo prevé que la demanda de polipropileno seguirá creciendo en aplicaciones en el interior y exterior de los vehículos, reemplazando piezas metálicas. Además, se espera mayor uso de PE en tanques de gasolina, e incluso, en piezas de motor para autos eléctricos. El consumo de ABS también bajará al ser reemplazado por compuestos de PS y PP con mejores propiedades para los interiores automotrices y por un menor costo, aunque en autos de alta gama el ABS seguirá creciendo.

 

Uso de fibras

La incorporación de material reciclado no ha sido la única alternativa que han intentado las automotrices. Otra tendencia, como apunta Ernesto Hernández, es la integración de fibras naturales al plástico para reducir la huella de carbono, por ejemplo, se utiliza 50% de polipropileno y 50% de fibra natural.

Esto permite reducir la cantidad de resina utilizada y aprovecha residuos de la agroindustria, pero no hay beneficio en biodegradación o compostabilidad y son partes que sólo se usan en componentes interiores, pero no en partes estructurales o que comprometan la seguridad del vehículo.

En México, el Laniauto desde su fundación en 2017, comenzó a trabajar en proyectos con empresas automotrices, además de desarrollar diversas líneas de investigación en materiales. Con un empresa de Puebla trabajaron en componentes fabricados con Nylon 6 con fibra de vidrio y lograron aligerarlos utilizando esferas de vidrio disminuyendo su densidad hasta 15%.

Ahora están en otro proyecto con una tier 1 para crear materiales compuestos con contenido de un biomaterial. En estos años, el Laniauto ha desarrollado sus capacidades y sus propias proyectos, como los elastómeros termoplásticos para aprovechar el polvo de llantas para tapetes para auto y piezas pequeñas de la facia o partes que absorben los impactos.

"Hoy en día, los plásticos representan el 50% del volumen de un vehículo, con alrededor de 30.000 componentes hechos con 39 tipos diferentes de plástico".

Cada año el Laniauto atiende alrededor de 500 servicios para el sector automotor. En la mayoría de los casos realizan análisis de falla de los materiales de partes y componentes que les envían las empresas. Además, el laboratorio ha servido para capacitar a especialistas en materiales que hoy trabajan dentro de la industria.

 

Superar las barreras

El informe de la consultora OakdeneHollins, “Driving change: A circular economy for automotive plastic”, señala que los precios del plástico reciclado para la industria automotriz pueden ser entre 8 y 10% más baratos que la resina virgen, pero aumentar el contenido reciclado actual del 20% podría requerir una inversión importante en resinas de alta calidad para cumplir con los requisitos funcionales y estéticos.

Respecto a las barreras técnicas, todo depende del origen de los residuos, pues los posindustriales suelen tener mejor resultado. En cambio los residuos de vehículos al final de su vida útil son otro desafío que tiene enfrente la industria automotriz: los autos no se han diseñado para su desmantelamiento, así que la recuperación de sus componentes es bastante costoso y no hay mercado todavía para estos residuos.

“Hay una tendencia a que las empresas busquen recuperar las autopartes al final de la vida útil del automóvil y reprocesarlas para fabricar las mismas autopartes. La realidad es que hay algunas autopartes muy específicas que pueden cumplir con esto, pero la cantidad es mínima”, menciona Ernesto Hernández.

El problema es que durante su uso los materiales han estado expuestos a diferentes factores como la radiación UV, la humedad, ciertos líquidos, y otras condiciones que van afectando al material plástico y su desempeño.

Esto aunado a la degradación que sufre el plástico durante el proceso de reciclaje, podría limitar su reutilización a entre tres y cinco ciclos para su uso en nuevos componentes automotrices, si es que se pueden usar. Y se podría requerir de otros procesos para mejorar su estética u otras características.

“Al menos para el sector automotriz, probablemente solo un 20 a 30% de los materiales que se usen se van a poder reintegrar a la cadena para fabricar otra vez autopartes.Sin embargo, estos materiales sí se pueden utilizar en otros sectores”, comenta el especialista de Laniauto.

Por ejemplo, en Coahuila existe una empresa que se dedica a acopiar autopartes desechadas, las separa, las muele y vende el material a la industria de electrodomésticos, donde los componentes no requieren alta demanda o desempeño de sus propiedades.

Además de las barreras económicas y técnicas, también existen barreras regulatorias, pues no existen incentivos para apoyar la integración de contenido reciclado en automóviles, pero tampoco para recuperar las autopartes una vez que un vehículo terminó su vida útil.

Finalmente, falta infraestructura para el reciclaje y para obtener plásticos de alta calidad, y en consecuencia, tampoco se ha creado un mercado entorno a los plásticos automotrices reciclados, ni para el plástico reciclado para aplicaciones en vehículos.

“Sin duda, los materiales compuestos son clave porque permiten incorporar estos materiales que ya están en desuso, es una solucion y creo que es algo que va aseguir creciendo cada vez más y lo que observamos es que es una gran área de desarrollo”, asegura Ernesto Hernández de Laniauto.

 

¿Qué materiales serán más relevantes?

PP seguirá creciendo en aplicaciones exteriores e interiores en reemplazo de metales

PP se usará en tanques de gasolina y piezas de motor de autos eléctricos

PS y PP con mejores propiedades y menor costo se usarán en reemplazo de ABS en aplicaciones de interiores de autos de gama baja.

PA se usarán en soportes de batería pero la resistencia a la temperatura ya no será una prioridad. 

 

Innovando desde el origen

"No sólo las ensambladoras están al día en este tema. Las proveedoras de materia prima también están ayudando a las OEM’s a cumplir con sus metas medioambientales. En un informe realizado por la consultora especializada en economía circular, OakdeneHollins, para el proyecto europeo Ecobulk, cuyo fin es repensar el diseño de productos en la industria automotriz, se destacan algunos ejemplos.

Uno de ellos es GallooPlastics, un proveedor que desarrolló una tecnología de reciclaje posterior a la trituración que le permite separar PP, PS, ABS y PEAD y volver a utilizarlos en productos automotrices.

Synova es otra proveedora que cada año produce 20,000 toneladas de PP a partir de plásticos reciclados, con la ventaja de que cumple con las exigencias de calidad de los fabricantes de equipo original. Geo-Tech recicla los parachoques de poliolefina termoplástica (TPO), los convierte en gránulos, les quita la pintura y ya los ha utilizado para fabricar salpicaderas para un vehículo pequeño.

La empresa Solvay recicló desechos de producción de bolsas de aire y desarrolló un proceso para eliminar el silicio y recuperar poliamida nylon (PA). Después la compañía italiana Radici, eliminó los gases y el silicio de la poliamida para poder reciclarlo. Con este proceso se obtuvo PA 6.6 para reutilizarlo en manijas de puertas, espejos exteriores, tapas de combustible, molduras, entre otros componentes automotrices".

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