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Categoría: Economía CircularEn el marco de la Estrategia Europea para Plásticos, la Comisión Europea lanzó la iniciativa Circular Plastics Alliance (CPA) con el objetivo de tomar medidas que impliquen a toda la cadena de valor para lograr que 10 millones de toneladas de plástico reciclado sean utilizadas en nuevos productos antes de 2025 en el mercado de la Unión Europea. En esta coyuntura, la identificación de contaminantes en los materiales plásticos reciclados es clave en este impulso al uso de materiales reciclados.

Estrategias de descontaminación de materiales plásticos recicladosEs necesario desarrollar estrategias de descontaminación de esos materiales plásticos al final de su vida útil que permitan mantener la calidad, la procesabilidad en todos los pasos de la producción y las propiedades mecánicas de estos.

En este sentido, el objetivo de la descontaminación es eliminar drásticamente, o al menos reducir, las sustancias críticas en materiales plásticos reciclados pues pueden limitar su campo de aplicación. Esta limitación puede ser debida a varios aspectos:

• alteración de las propiedades del material (por ejemplo, presencia de volátiles que pueden aportar fragilidad al material).
• presencia de sustancias limitadas por la legislación del material final.
• rechazo por parte del consumidor (por ejemplo, por la presencia de olores desagradables).

Técnicas analíticas de identificación y cuantificaciónEs muy importante controlar la presencia de estos contaminantes en los materiales reciclados y así evitar cualquier limitación o rechazo. Para ello, existen diferentes técnicas analíticas que permiten identificar y cuantificar los contaminantes presentes en estos materiales.

Las principales técnicas analíticas en este caso son las técnicas cromatográficas, no solo porque permiten analizar todo tipo de sustancias orgánicas, sino porque permiten llegar a niveles muy bajos de concentración que otras técnicas de identificación habitualmente utilizadas, como por ejemplo las espectroscópicas (IR, UV) o la resonancia magnética nuclear (RMN), no son capaces de alcanzar. Los compuestos volátiles o con volatilidad intermedia serán analizados mediante cromatografía de gases, mientras que los compuestos no-volátiles se analizarán por cromatografía de líquidos. Estas técnicas acopladas a la espectrometría de masas permitirán llevar a cabo la identificación de las sustancias detectadas.

Sin embargo, otro tipo de compuestos como los metálicos han de ser analizados por otras técnicas, en este caso plasma de acoplamiento inductivo (ICP-MS o ICP-OES). Esta técnica permite realizar un análisis inorgánico elemental e isotópico capaz de determinar y cuantificar la mayoría de los elementos de la tabla periódica en un rango dinámico lineal de 6 órdenes de magnitud (ng/L – mg/L).

Potenciales contaminantes en materiales plásticos recicladosLa combinación de las técnicas anteriores ha permitido identificar los potenciales contaminantes que pueden estar presentes en el material reciclado. Algunos de estos contaminantes pueden ser: oligómeros, aditivos o subproductos de degradación de los mismos, sustancias químicas derivadas del uso del material plástico, ya sea el apropiado o no, etc.[1]

• Olor y/o sabor, estos provienen del contacto del plástico en su anterior uso y, muchos de ellos están presentes debido a un uso intencionado: por ejemplo, en el caso de envases de PET, limoneno, ?-terpineno o p-cimeno u otros compuestos procedentes de enjuagues bucales, higiene personal o productos de limpieza.
• Oligómeros cíclicos o lineales, procedentes de una polimerización incompleta en la fabricación del envase o generados por la degradación del polímero durante el reciclado.
• Aditivos y sus productos de degradación, por ejemplo, ftalatos o estabilizantes UV.
• Contaminantes derivados de plásticos no alimentarios y uso indebido por parte de los consumidores, tales como retardantes de llama, disolventes procedentes de un uso no adecuado del envase alimentario, contaminaciones cruzadas, etc.
• Elementos inorgánicos, mayoritariamente metales pesados.

Si bien es cierto que estas sustancias han sido detectadas en materiales reciclados, la concentración de estas suele reflejar una distribución aleatoria, puesto que su presencia e identificación dependen de muchos factores tales como los procesos de producción y reciclaje, la fase de uso y gestión de residuos, los métodos analíticos aplicados, etc.

Materiales plásticos reciclados en contacto con alimentosEl sector alimentario es uno de los más estrictos en relación a la incorporación de material reciclado a sus envases. En este sentido, es muy importante el control de las sustancias contaminantes que puede contener el material reciclado. Para ello, se dopa material virgen con contaminantes conocidos de diferente polaridad y volatilidad (tolueno, cloroformo, clorobenceno, fenilciclohexano, benzofenona, salicilato de metilo, estearato de metilo, etc.), con el fin de abarcar todo el espectro de contaminantes potenciales que puede tener el material reciclado y se estudia su eliminación en el proceso de reciclado, es lo que se denomina challenge test. Gracias a la cromatografía, en este caso de gases, se puede determinar la concentración de estos contaminantes antes y después del proceso de descontaminación y estudiar así la eficiencia del proceso de reciclado. Esto permite evaluar el cumplimiento de los criterios de la EFSA (European Food Safety Authority) y poder validar el proceso de reciclado.

Tal y como se indicó anteriormente, un aspecto muy importante a controlar es el olor, ya que afecta a la aceptación o rechazo del material no solo en el sector alimentario sino en otros muchos sectores. Las sustancias responsables de provocar olor en los materiales plásticos presentan una característica común que es su elevada volatilidad. Por ese motivo, la cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas se presenta como una herramienta muy eficaz de análisis que permite detectar esas sustancias. Además, gracias a la biblioteca de espectros de masas, permite conocer información acerca de la estructura de dichas moléculas. Para ello, se utilizará el modo de inyección en head-space o espacio de cabeza. En esta técnica, la muestra es sometida a un calentamiento en un vial de espacio de cabeza y, transcurrido el periodo de incubación, los volátiles son recogidos con una jeringa termostatizada e inyectados en el sistema cromatográfico para su análisis. Además, combinada con la microextracción en fase sólida (SPME), permite concentrar los volátiles antes de la inyección en el cromatógrafo para detectar concentraciones aún más bajas. En los últimos años, otras técnicas como la cromatografía de gases con detección olfatométrica han completado los resultados de la técnica anterior, puesto que ha permitido cuantificar los componentes volátiles además de identificar aquellos que aportan alguna nota aromática al material.

Todas las técnicas anteriormente mencionadas para el control de contaminantes en materiales reciclados pueden ser llevadas a cabo en los laboratorios de AIMPLAS. Consúltanos si quieres evaluar tus materiales plásticos, tanto vírgenes como reciclados.

[1] Geueke, B., Groh, K., & Muncke, J. (2018). Food packaging in the circular economy: Overview of chemical safety aspects for commonly used materials. Journal of Cleaner Production, 193, 491–505. doi:10.1016/j.jclepro.2018.05.005