pág. 10432
ELABORACIÓN DE AGLOMERADOS
PARTICULADOS A PARTIR DEL RECICLAJE
DE ENVASES MULTICAPA REFORZADOS
CON PET-PP
PREPARATION OF PARTICULATE AGGLOMERATES
FROM THE RECYCLING OF MULTILAYER CONTAINERS
REINFORCED WITH PET-PP
Ruth Anacleto Morales
Tecnológico de Estudios Superiores de Jocotitlán, México
Ma. De los Ángeles Enríquez Pérez
Tecnológico de Estudios Superiores de Jocotitlán, México
Jaime Rosales Davalos
Tecnológico de Estudios Superiores de Jocotitlán, México
pág. 10433
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i4.13180
Elaboración de Aglomerados Particulados a Partir del Reciclaje de
Envases Multicapa Reforzados con PET-PP
Ruth Anacleto Morales
1
ruthanacletomorales@gmail.com
https://orcid.org/0009-0005-1931-5314
Tecnológico de Estudios Superiores de
Jocotitlán TecNM
Departamento de Ingeniería en Materiales
México
Ma. De los Ángeles Enríquez Pérez
angelenriper@gmail.com
https://orcid.org/0000-0002-2280-0661
Tecnológico de Estudios Superiores de
Jocotitlán. TecNM
Departamento de Ingeniería en Materiales
México
Jaime Rosales Davalos
jaimerd59@gmail.com
https://orcid.org/0000-0002-9059-6893
Tecnológico de Estudios Superiores de
Jocotitlán. TecNM
Departamento de Ingeniería en Mecatrónica
Química
México
RESUMEN
El presente trabajo se analiza la proporción ideal para obtener aglomerados particulados, a partir del
reciclaje de envases multicapas (contiene 75% de cartón, 20% de polietileno y 5% de aluminio)
postconsumo, reforzados con tereftalato de polietileno (PET) y polipropileno (PP), con la finalidad de
contribuir a reducir la generación de residuos. La metodología consiste en la limpieza y secado de la
materia prima, posteriormente se muele hasta obtener un tamaño de partícula de 3mm
aproximadamente; se homogenizan los materiales y finalmente, se realiza un prensado en caliente,
durante este proceso el refuerzo se funde, permitiendo una mejor adherencia de los componentes. Para
las pruebas físico-mecánicas se usa como referencias la Norma NMX-C-013-1978, ASTM D 1037-12
y NMX-C-036-ONNCCE-2013. Se obtienen aglomerados ligeros duros al tacto, pueden ser cortados y
taladrados sin presencia de grietas, son ignífugos, hidrofóbicos y poseen una resistencia de ruptura de
(10.83MPa), se comportan como un material dúctil con memoria de forma. Los
materiales obtenidos pueden ser utilizados en la construcción de interiores o como soportes catalíticos
para la degradación de colorantes orgánicos.
Palabras clave: aglomerado particulado, memoria de forma, muros falsos, soportes catalíticos
1
Autor principal
Correspondencia: ruthanacletomorales@gmail.com
pág. 10434
Preparation of Particulate Agglomerates from the Recycling of Multilayer
Containers reinforced with PET-PP
ABSTRACT
The present work analyzes the ideal proportion to obtain particulate agglomerates, from the recycling
of postconsumer multilayer packaging (contains 75% cardboard, 20% polyethylene and 5% aluminum),
reinforced with polyethylene terephthalate (PET) and polypropylene (PP). ), with the aim of
contributing to reducing the generation of waste. The methodology consists of cleaning and drying the
raw material, then grinding it until obtaining a particle size of approximately 3mm; the materials are
homogenized and finally, hot pressing is carried out. During this process the reinforcement melts,
allowing better adhesion of the components. For physical-mechanical tests, Standard NMX-C-013-
1978, ASTM D 1037-12 and NMX-C-036-ONNCCE-2013 are used as references. Light agglomerates
are obtained that are hard to the touch, they can be cut and drilled without the presence of cracks, they
are fireproof, hydrophobic and have a breaking strength of 110.4 kg/cm
2
(10.83MPa), they behave like
a ductile material with shape memory. The materials obtained can be used in the construction of interiors
or as catalytic supports for the degradation of organic dyes.
Keywords: particulate agglomerate, shape memory, false walls, catalytic supports
Artículo recibido 10 julio 2024
Aceptado para publicación: 15 agosto 2024
pág. 10435
INTRODUCCIÓN
La generación de residuos sólidos urbanos (RSU) ha seguido las tendencias de urbanización,
crecimiento económico e industrialización de los países; debido a esto las cifras han ido en ascenso,
convirtiéndose en una preocupación, que de no ser controlada puede generar un riesgo para la población
y el ecosistema. Eliminar los residuos no es una tarea fácil ya que se deben seguir una serie de pasos
que van desde la recolección, transporte, tratamiento y disposición final (Valle del Bosque, 2005).
Durante la recolección, los residuos pueden ser destinados a distintos procesos de trasformación:
reciclaje, aprovechamiento energético, elaboración de compostas, recuperación de biogás, producción
de combustibles alternos. Cuando este aprovechamiento no es posible, la incineración y los rellenos
sanitarios se vuelven las únicas alternativas (Comisión mexicana de infraestructura ambiental, 2003);
(Guerra & Baca-Cajas, 2022).
Por lo que, se han buscado alternativas que ayuden a mermar la generación de residuos y sean
aprovechados en su mayoría. De acuerdo a La Ley General Para La Prevención y Gestión Integral De
Los Residuos (Ley General para la prevención y gestión integral de los residuos, 2023) en su artículo
5, fracción XXVI, define reciclado a “la transformación de los residuos a través de distintos procesos
que permiten restituir su valor económico, evitando así su disposición final siempre y cuando esta
restitución favorezcan ahorro de energía y materias primas sin prejuicios para la salud, los ecosistemas
o sus elementos”. Es decir, el reciclaje promueve la reutilización y transformación de los residuos para
incluirlos nuevamente a los procesos productivos con una función distinta, tal y como se plantea en la
economía circular donde se propone compartir, alquilar, reutilizar, reparar, renovar y reciclar materiales
y productos existentes todas las veces que sea posible para crear un valor añadido. De esta forma, el
ciclo de vida de los productos se extiende y no se generan residuos (Da Costa, 2022).
En México, una persona produce casi 1 kilo de residuos sólidos al día y en total, se generan 42 millones
de toneladas al año, lo equivalente a 231 veces el estadio más grande de México. De los millones de
toneladas de basura que se producen, el 70% termina en rellenos sanitarios (Gobierno de México, 2022).
A nivel nacional, se estima que se generan 38 mil toneladas de residuos aprovechables mediante el
reciclaje o la recuperación de energía; 56 mil 427 toneladas por día de residuos orgánicos que pueden
pág. 10436
ser tratados mediante compostaje o biodigestión y 26 mil 779 de otros residuos que posiblemente sean
aprovechables (Gobierno de México, 2023) .
En México, el consumo nacional de envases PET es de 860, 000 toneladas al año. En 2023 se recuperó
540 mil toneladas, es decir, el 63%. En la mayor parte de envases recuperados, el 62.2% se destina para
fabricar nuevas botellas grado alimenticio y no alimenticio, mientras, el 30.3% se emplea en la
fabricación de otro tipo de envases y empaques, así como para otras aplicaciones y el 7.5% restante se
usa en la producción de fibras (ECOCE, 2024).
Mientras que la recolección de envases multicapa aumento un 7% a nivel mundial en 2023, lo que
equivale aproximadamente a 1.3 millones de toneladas de envases recolectados y enviados para
reciclaje (Tetra Pak, 2024).
El reciclaje de envases multicapa suele dividirse en dos: separación de sus componentes (cartón,
polietileno y aluminio). El polialuminio es usado para la fabricación de muebles, láminas de techo; la
celulosa recuperada se emplea en la elaboración de los derivados de papel (Galeana, 2022) y para la
fabricación de aglomerados con propiedades similares o mejores a la madera (Enríquez, Rosales, López,
& Castrejón, 2017)
Diversos autores han dedicado el estudio a los aglomerados de partículas, debido a que son una
oportunidad para aprovechar los residuos sólidos que en su mayoría son desperdiciados o incinerados
(Garay, MacDonald, Acevedo, Calderón, & Araya, 2009); (Moreno, y otros, 2005); (Rangel, Moreno,
Trejo, & Valero, 2017); (Zambrano, y otros, 2013), han empleado residuos de madera acompañados de
un adhesivo donde obtuvieron tableros aglomerados.
Por ejemplo, Chung reporta el uso de un material aglomerado que tiene la misma calidad y resistencia
de productos fabricados con madera. Además de que este aprovechamiento de residuos sólidos
contribuye al cuidado del medio ambiente (Chung, 2003).
En 2017, Rangel et al (Rangel, Moreno, Trejo, & Valero, 2017), determinaron las propiedades físico-
mecánicas bajo la norma COVENIN (Comisión Venezolana de Normas Industriales) y DIN (Instituto
Alemán para la Normalización) para aglomerados de partículas hechos de madera de Eucalyptus
urophylla; las propiedades mecánicas se cumple tanto el módulo de ruptura como la tensión
perpendicular; sin embargo, los valores obtenidos de absorción de agua e hinchamiento no se cumplen
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en su totalidad con lo establecido en la normativa, no obstante estos aglomerados pueden usarse en
partes internas de muebles y gabinetes, como material de recubrimiento interno de casas prefabricadas;
siempre y cuando el lugar no esté en contacto directo con la humedad.
Garay et al. (Garay, MacDonald, Acevedo, Calderón, & Araya, 2009), mencionan que los factores que
determinan las propiedades de los tableros son: tipo de materia prima, tamaño, distribución y
orientación de las partículas; además del tipo y calidad del proceso, así como el contenido de humedad
durante el prensado y tratamientos de post-producción.
En 2021, Enríquez & Rosales (Enriquez & Rosales, 2021), evaluaron las propiedades físicas y
mecánicas de aglomerados hechos con envases multicapa (EM) particulados con tereftalato de
polietileno (PET) y polietileno de baja densidad (PEBD) a una proporción de 90:10, el uso del refuerzo
originó una mejor compactación de los materiales, disminuyó la absorción de agua y variación
volumétrica, aumentó la resistencia a la compresión; son aglomerados ecológicos que no generan y
reducen RSU.
Enríquez et al. (Enríquez P., Rosales D., & Castrejón S., 2021), elaboraron aglomerados reforzados con
polietileno de baja densidad (PEBD), cuando la proporción de polímero se incrementa en el aglomerado,
tanto el módulo de ruptura como el esfuerzo de compresión son mayores, aunque esta tendencia no se
vea reflejado en la prueba de mecanizado, ocurre lo contrario, cuanto menor es la proporción de PEBD,
más fácilmente es el mecanizado (Enríquez P., Rosales D., & Castrejón S., 2021)
Por eso, este trabajo describe la elaboración de aglomerados fabricados a partir de 3 tipos de residuos
sólidos: envases multicapa (compuesto por cartón, polietileno y aluminio) reforzados con dos polímeros
termoplásticos, tereftalato de polietileno (PET) y polipropileno (PP), se obtienen aglomerados de
12*23*2 cm, controlando variables como: proporción p/p, temperatura, tiempo y presión durante el
proceso de termoformado; posteriormente se evaluaron propiedades físico-mecánicas que dictaminaron
la viabilidad de su uso en la construcción de interiores y/o exteriores de paredes, muros falsos, plafones.
pág. 10438
METODOLOGÍA
Se recolectó la materia prima (envases de multicapa (EM), tereftalato de polietileno (PET) y
polipropileno (PP)), se lavó y seco a temperatura ambiente. Con un molino se tritura el material, el
tamaño de partícula de los EM fue de 3 mm, del PET y PP oscilo entre 3 a 5 mm. Posteriormente, se
pesa el material según la proporción p/p, ver tabla 1.
Los componentes se mezclan y se colocan dentro del molde con medidas de 12*23*2 cm., en el cual se
lleva a cabo el proceso de termoformado. Las condiciones de operación para la obtención de
aglomerados son: temperatura de 180°C a 230°C, presión aproximada de 5N y un tiempo de 40 minutos,
después se deja enfriar a temperatura ambiente, y finalmente se retira. El procedimiento descrito, ha
sido reportado previamente (Enríquez Pérez, Rosales Davalos, López Ramirez, & Castrejon Sanchez,
2017).
Tabla 1. Proporción de aglomerados.
Bloque
%EM
% PET-PP
100
0
95
5
90
10
85
15
80
20
75
25
Para las pruebas físico-mecánicas se utilizaron la Norma NMX-C-013-1978 Paneles de yeso para muros
divisorios plafones y protección contra incendios, ASTM D 1037-12 Standard Test Methods for
Evaluating Properties of Wood-Base Fiber and Particle Panel Materials y la norma NMX-C-036-
ONNCCE-2013 establece el método de ensayo para la determinación de la resistencia a la compresión;
es aplicable a los bloques, tabiques o ladrillos, tabicones, celosías y adoquines de fabricación nacional
y de importación, que se comercialicen en territorio nacional.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los aglomerados poseen una matriz homogénea, son ligeros y duros al tacto. En la figura 1, se muestra
la apariencia física del material obtenido.
pág. 10439
Figura 1. Aglomerados obtenidos
En la tabla 2, se muestra la densidad y humedad de los aglomerados, cuando un aglomerado es reforzado
tiende a aumentar su peso; por lo tanto, puede mejorar sus propiedades físicas y mecánicas; debido a
que hay mayor interacción entre los materiales, obteniendo aglomerados más compactos (Enriquez &
Rosales, 2021).
Tabla 2. Densidad de los aglomerados.
Aglomerado
Densidad
(Kg/cm
3
)
% Humedad
977.3
4.90
1,002.7
4.76
865.9
4.17
891.7
4.37
1,402.9
4.28
1,062.4
4.40
Sin embargo, este comportamiento no se cumple en su totalidad, debido a que no existe una relación
entre la densidad y la composición p/p de los materiales. Esta variación podría deberse a dos factores:
1. Presión aplicada durante el prensado, la densidad está influenciada por la compactación de las
partículas dentro del aglomerado durante la conformación; por lo que la presión aplicada dentro del
prensado influye en la densidad de material terminado (Buitrago, Henao, Ayala, & Mejía, 2012);
(Rocha, Lehmann, & Boone, 1974); (Zambrano, y otros, 2013). El proceso se lleva a cabo
manualmente, con la ayuda de un gato hidráulico, al no controlar la presión aplicada se tiene una
variación en la densidad del aglomerado.
pág. 10440
2. Humedad relativa presente, influye en el peso final del material (Dettmer & Smith, 2015), no hay
una relación en función a la proporción p/p entre la materia prima para la obtención del aglomerado.
Por lo que, la densidad de los aglomerados es una medida de compactación individual de una partícula
dentro del material; es dependiente de la densidad de la materia prima y la presión aplicada durante el
prensado (Rocha, Lehmann, & Boone, 1974).
La absorción de agua y estabilidad dimensional, son propiedades físicas que permiten conocer el
comportamiento de los aglomerados en condiciones de alta humedad, para saber si pueden ser usados
en exteriores, se sumergió el material en agua por 24 horas, según la norma ASTM D 1037-12.
El comportamiento de la absorción de agua en los materiales se muestra en la figura 2.
Figura 2. Porcentaje de absorción de agua
0 4 8 12 16 20 24
0
10
20
30
40
50
P 1
P 2
P 3
P 4
P 5
P 6
% Absorción de Agua
Tiempo (horas)
En las primeras 2 horas, el aglomerado absorbe la mayor cantidad de agua; al aumentar la cantidad de
refuerzo decrece la absorción de agua.
absorbe 26% mientras que
absorbe 43%. A las 24 horas
absorbió hasta un 34% y
51%.
Cuando el material es reforzado existe una disminución en la porosidad del material; por lo tanto, hay
una menor cantidad de espacios vacíos entre los materiales que conforman el aglomerado, lo que impide
la absorción de agua en el material (Rangel, Moreno, Trejo, & Valero, 2017).
La norma ASTM D 1037-12 estipula que los aglomerados pueden tener una absorción de agua de 25 a
60% entre las 2 y 24 horas respectivamente. Durante las primeras 2 horas de la prueba, ninguna de las
muestras obtenidas cumple con lo solicitado por la normativa; sin embargo, al cabo de las 24 horas
pág. 10441
todas cumplen.
Estos aglomerados, no pueden ser usados en el exterior; sin embargo, pueden ser utilizados en interiores
o como soporte catalítico en la degradación de contaminantes orgánicos presentes en aguas residuales
(Enríquez, Castrejón, Rosales, & Mendez, 2019).
En la figura 3, se muestra la variación de volumen con respecto al tiempo de inmersión en agua.
Figura 3. Porcentaje de hinchamiento
0 5 10 15 20 25
0
10
20
30
40
50
P
1
P
2
P
3
P
4
P
5
P
6
% de Hinchamiento
Tiempo (horas)
Los aglomerados
,
y
absorbieron la mayor cantidad de agua, por lo tanto, presentaron mayor
hinchamiento. La norma solicita una variación, no mayor a 6% y 15% a 2 horas y 24 respectivamente.
Ninguno de los materiales cumple con lo requerido a las 2 horas, pero a las 24 horas los aglomerados
y
están dentro del valor máximo.
Independientemente del tiempo de inmersión el incremento del refuerzo produce una disminución en la
absorción de agua, hay un mayor contacto entre las partículas disminuyendo la porosidad en el
aglomerado; por lo tanto, hay una menor cantidad de espacios vacíos entre los materiales al obtener un
mayor contacto entre las partículas, se produce una disminución en la porosidad del aglomerado, lo que
impide la penetración del agua (Rangel, Moreno, Trejo, & Valero, 2017); (Zambrano, y otros, 2013).
Los resultados del ensayo de compresión se muestran en la tabla 3, todos los aglomerados cumplen con
la norma mexica NMX-C-.36-ONNCCE-2013, por lo que son aptos para usarse en la construcción de
muros falsos. Algunos autores mencionan que tener altas densidades provocan una disminución en la
resistencia de los aglomerados (Zambrano, y otros, 2013), fenómeno que no sucede con el material
obtenido; ya que no hay variaciones significativas entre estos independientemente de la cantidad del
pág. 10442
refuerzo.
Tabla 3. Resultados del ensayo de compresión.
Aglomerado
Resistencia a la compresión
Mpa
115.40
11.32
110.30
10.82
110.90
10.88
110.50
10.83
110.50
10.84
110.10
10.80
Los aglomerados poseen buena resistencia a la deformación, son materiales dúctiles; es decir, poseen
una zona elástica que permite volver a su estado original al retirar la fuerza aplicada (memoria de
forma). Sin embargo, el aglomerado
, presentó una grieta en el borde después de la prueba (ver figura
4), debido a que no hay una buena interacción entre el material (Enríquez P., Rosales D., & Castrejón
S., 2021) presentando grietas en las caras; por lo que se descarta para ser usado como muro falso.
Figura 4. Grieta presente en el aglomerado (proporción 85-15%).
Independiente de su proporción, los aglomerados son:
▪ Hidrofóbicos.
▪ Ignífugos (no propagan el calor, solo se carbonizan).
▪ Cuando se retira el agua contenida de los aglomerados, al exponerlos al sol, retoman su peso inicial.
▪ Pueden ser mecanizados, taladrados y lijados sin alterar su estructura, ver figura 5.
pág. 10443
Figura 5. Prueba de alojamiento de tornillo en aglomerados.
A) Aglomerado con refuerzo; B) Aglomerado sin refuerzo
CONCLUSIONES
En la obtención de aglomerados particulados, la combinación de EM, PET y PP es compacta; sin
embargo, aumentar la cantidad de refuerzo aumenta la densidad y disminuye la absorción de agua.
Todos los aglomerados cumplen con la norma NMX-C-.36-ONNCCE-2013, pero no todos cumplen
con la norma ASTM D 1037; por lo que, su uso en la construcción es limitado, sin embargo, pueden ser
empleados como soportes catalíticos para la degradación de colorantes; debido a que pueden ser
taladrados, cortados, lijados, sumergidos en agua sin que sufran alteraciones en su estructura.
Se recomienda reducir el tamaño de partícula del material de refuerzo, para disminuir su densidad y a
su vez, el aglomerado mejoraría propiedades de absorción de agua y porcentaje de hinchamiento.
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