Proceso de reciclaje del papel y del cartón

Uno de los desafíos más grandes que tiene actualmente la ingeniería química, es el aprovechamiento de los materiales, ya que las normativas de impacto ambiental y de generación de desechos son cada vez más estrictas. Es por esta razón, que el reciclaje de materia prima es fundamental para cualquier industria que requiera mantener bajos los niveles de desechos y su impacto ambiental, así como también, reducir costos al aprovechar sub-productos o residuos del proceso.

El reciclaje de papel cada vez cobra más importancia en el mundo

Entre las materias primas más fácilmente reutilizables encontramos el papel y el cartón. Esta reutilización puede llegar a tal grado que, por ejemplo, la mayoría o casi la totalidad de las cajas de cartón utilizadas para pizzas en la ciudad de New York, son de material reciclado. En esta nota, describiremos de forma rápida el proceso de reciclaje de papel y cartón, lo que pudiera tomarse como base en un futuro proyecto o desarrollo que tengan en mente.

Tabla de contenidos

1. ✔¿Por qué reciclar papel y cartón?
2. ✔Proceso de reciclaje de papel y cartón
1. ✔Pasos previos
2. ✔Recolección y almacenaje de la materia prima
3. ✔Pasos para el reciclaje de papel y cartón
3. ✔Reciclaje de papel y cartón
1. ✔Trituración
2. ✔Desintegración
3. ✔Purificación de pulpa de papel
4. ✔Formado
5. ✔Prensado
6. ✔Secado
7. ✔Estucado
8. ✔Calandra
9. ✔Plegado o embobinado
10. ✔Cortado

¿Por qué reciclar papel y cartón?

Planta de reciclaje de papel. Imagen de La Prensa

Si bien es cierto, la principal ventaja de reutilizar y reciclar materias primas es el aporte medio ambiental que se centra en reducir la cantidad de basura que se crea, también se evita la tala de árboles y se fomenta el ahorro de agua en diversos niveles productivos y domésticos.

Además, el reciclaje produce una baja en el consumo de petróleo y una disminución de las emisiones de dióxido de carbono al ambiente. De este modo, se disminuye el efecto invernadero y se recupera lentamente, pero de forma segura, el medio ambiente.

Otro punto destacable en este tipo de procesos de aprovechamiento, es que se optimizan los costos de operación, ya que se utiliza material reciclado como parte de la materia prima en los procesos. En el caso específico descrito, el papel y el cartón, que representan la mayor cantidad de desechos domésticos y comerciales del mundo.

Es un proceso bastante complejo que involucra no sólo a la empresa en sí, sino también a la comunidad o a la ciudad en general. Sin embargo, los resultados son bastante buenos lo que hace el proceso muy viable. Países como España, son líderes en el reciclaje del papel y el cartón en Europa y uno de los principales del mundo, teniéndose que aproximadamente el 71% del papel producido viene del reciclaje.

Hay que destacar que la principal materia prima en la fabricación de papel y cartón es la madera, es por ello, que se evita la tala de árboles recolectando los desechos de papel directamente de las comunidades y vertederos. Para ello, se requiere personal entrenado para realizar la clasificación del material y herramientas de trabajo, que principalmente son contenedores de basura y camiones para transportar el material a reciclar.

Proceso de reciclaje de papel y cartón

Pasos previos

Contenedores de reciclaje de papel y cartón en comunidades

Hay varios pasos previos a tener en cuenta antes de realizar el proceso de reciclaje o de recuperación propiamente dicho. Primeramente se debe determinar de dónde se van a obtener los residuos de papel a reciclar. Lo más recomendable es tener algún convenio con un vertedero de basura, en donde se pueda tener acceso al papel y al cartón a reciclar.

Otro punto interesante a tomar en cuenta, es generar campañas de reciclaje que involucren a toda una comunidad, e incluso a una ciudad entera si fuese el caso. Para ello, es necesario informar y concientizar a las personas sobre la importancia del reciclaje, y asimismo, proporcionar contenedores de basura específicos para la recolección de papel y cartón. Es importante mencionar que se debe evitar el cartón y papel provenientes de desechos higiénicos.

Una vez dispuesta toda una red de reciclaje de papeles y cartones, ya tendríamos el flujo necesario de materia prima para nuestro proceso de recuperación o reciclaje de papel y cartón. De no tener suficiente materia prima, siempre se puede comprar papel y cartón usado mediante anuncios, o comprando directamente a empresas que se dedican a la recolección de basura, siempre evitando los desechos utilizados para higiene personal.




Teniendo la materia prima, sólo se debe elegir la zona en donde estará ubicada la planta de reciclaje, y por supuesto, a quién vamos a vender el producto final, es decir, los rollos de papel o cartón hechos a base de material recuperado. Incluso se puede dar valor agregado al proceso de reciclaje, diseñando productos como cajas o material de embalaje, lo que aportará una mayor ganancia, y este tema lo podremos ver en una próxima nota.

Existen otros pasos, como cálculos de ingeniería económica, estudios de impacto ambiental, licencia de funcionamiento y demás variables que no vamos a describir en esta nota, ya que nos centraremos en el proceso como tal. Sin embargo, estas son variables a tener en cuenta si tienes un proyecto en mente.

Recolección y almacenaje de la materia prima

Centro de recolección y almacenaje de papel reciclado

La recolección de la materia prima es fundamental, ya que sin ella no hay proceso. Para ello, debemos disponer de camiones que recolectarán con ayuda de nuestro personal entrenado, el papel y el cartón de la fuente principal, que puede ser una empresa o vendedor externo, redes de reciclaje doméstico o un vertedero de basura. Una vez llenos los camiones, debemos hacerlos llegar a la planta donde comenzará la segunda parte del proceso de recolección.

La siguiente fase de la recolección se basa en la clasificación del papel. Debemos separar el papel por tipos y compactarlo en pacas sujetas con cuerda, de tal manera que sea mucho más fácil almacenarlo. Hay que pesar las pacas para que todas tengan el mismo peso y de esa manera, homogeneizar y estandarizar nuestra medida básica para la fabricación, que serán estas pacas de papel.

Deben almacenarse en una zona seca libre de humedad, para de este modo evitar hongos y descomposición de la materia prima. Además, las pacas no deben estar expuestas a la luz solar directa. Por lo general, se almacenan en un galpón techado.

Asimismo, deben tomarse medidas de cuidado y sanidad para evitar la infestación de plagas como roedores o insectos, lo que puede mermar nuestra recolección y proceso en general.

Pasos para el reciclaje de papel y cartón

Diagrama del proceso de reciclaje de papel y cartón. Imagen de Recytrans

Antes de describir el proceso directamente, veremos los pasos que conlleva este procedimiento, así podemos realizar un flujograma que facilitará nuestro diseño o proyecto. Los pasos a seguir son los siguientes:

1. Trituración de materia prima
2. Desintegración
3. Purificación de la pulpa de papel
4. Formado
5. Prensado
6. Secado
7. Estucado
8. Calandro
9. Plegado
10. Cortado

Reciclaje de papel y cartón

Una vez que tengamos en el almacén las pacas de papel compactado, éstas se colocan en bandas transportadoras para que sean llevadas a la primera parte del proceso que consiste en el triturado del papel para hacerlo mucho más manejable por las máquinas que tomarán parte del proceso en cuestión.

Este proceso puede realizarse por uno o varios operarios, según la cantidad de materia prima que tengamos y la cantidad de papel o cartón que vamos a fabricar.

Trituración

Máquina de trituración para papel. Imagen de wastetrucktire

Para el siguiente paso es importante tomar precauciones, ya que se va a utilizar una máquina trituradora de papel. Esta máquina, por lo general está formada por una tolva de alimentación, cuerpo de máquina, motor, alimentación eléctrica, conexiones de aspiración y cajón de recogida.

Previamente, se debe capacitar al personal que va a utilizar la máquina para prolongar su vida útil y evitar accidentes laborales.

Una vez que el material esté en la zona de trituración se deben verter las pacas en la tolva de alimentación. Una vez dentro de la máquina, que ya estará funcionando previamente, se procederá a desmenuzar el papel en tiras verticales de pequeñas dimensiones con la finalidad que el material sea mucho más manejable en los procesos a realizar aguas abajo.

Lo siguiente es recoger el papel y cartón triturado y enviarlo al área de desintegración para proceder con la siguiente fase del proceso.

Desintegración

Pulper, una máquina utilizada en la fase de desintegración. Imagen de Bellmer

La desintegración de la materia prima es vital para la creación del nuevo papel o cartón. Para ello, se utilizan varios equipos y procedimientos de blanqueado y tratamientos que veremos a continuación.

Primeramente, la materia prima triturada se hace ingresar a un equipo conocido como Pulper, el cual tiene forma cilíndrica o ciclónica y tiene la capacidad de desintegrar el cartón y el papel. El Pulper, cuenta con una especie de paleta giratoria en su parte inferior y hace las veces de una hélice que centrifuga las tiras de materia prima.

La idea es separar y desintegrar estas tiras a su mínima expresión mediante el frote de la materia prima con la hélice. Este equipo cuenta con una especie de tamiz o malla que sólo deja pasar partículas minúsculas, mientras que las grandes siguen dentro hasta ser desintegradas.

Luego, la materia prima pulverizada cae en una especie de tanque interno en donde hay agua tratada. Allí, se crea una pasta de papel con este pulverizado remojándose en el agua. Esta fase dura unas cuantas horas. De esta manera, se obtiene una pasta de papel primaria o cruda, la cual aún no está lista para ingresar a la máquina de papel. Para ello, debe pasar por una purificación previa que veremos en el siguiente paso.

Como se puede notar, el Pulper hace casi todo el trabajo. Sin embargo, consume bastante energía, es por ello que suelen utilizarse máquinas de despatillado previo al ingreso al Pulper, sobre todo si estamos trabajando con cartón. Estas máquinas de despatillado, mediante fuerzas físicas pulverizan el material para luego hacerlo ingresar al Pulper y así el trabajo sea más ligero y menos prolongado.

Purificación de pulpa de papel

Equipos de purificación de pulpa de papel. Imagen de alibaba

Una vez que tenemos la pulpa de papel cruda, es momento de realizar una purificación previa al ingreso a la máquina de papel o cartón, según sea el caso.

Veremos que lo primero que se realiza es un tamizado de la pulpa de papel. Para ello, la pasta se hace pasar por un tamiz especial que expulsa una fina capa de pasta pura de papel. Es como una especie de caja alargada donde circula la pasta de papel en su parte inferior. Las fibras se sitúan en la parte superior de la tela del tamiz, mientras forman una lámina que se va secando.

Esta pulpa tamizada se transporta mediante bandas a una centrifugadora para separar el material por diferencia de densidades y luego pasa a un tanque de flotación utilizando agua. Allí, se le hace burbujear aire para retirar restos de tinta y pinturas.




Seguidamente, se hace pasar la pulpa por un lavado para eliminar restos de impurezas que pudiesen haber quedado del proceso de flotación, quedando una pulpa limpia y libre de residuos.

Asimismo, es recomendable pasar esta pulpa por un proceso de filtrado posterior y una nueva centrifugación, de esta manera, se eliminan posibles elementos externos que pudiesen haber contaminado la pulpa durante el proceso, como arena, lacas, alambres, etc.

A continuación, se realiza un proceso de blanqueamiento que consiste en hacer pasar la pulpa por dióxido de cloro o un método TCF, donde el agente blanqueador puede ser peróxido de hidrógeno y el hidrosulfito de sodio. Cabe destacar, que este último método es menos tóxico que el que utiliza cloro y consume mucha menos agua. Una vez limpia y blanqueada la pasta de papel, es momento de continuar el proceso con el siguiente paso.

Formado

Máquina de formado de papel. Imagen de Made-In-China

Lo siguiente es introducir la pulpa de papel limpia y blanqueada (o sin blanquear, según queramos cartón o papel blanco o marrón) en la máquina de papel o cartón. Allí comenzará el proceso de formado, ya que esta máquina utiliza una serie de rodillos y prensas para dar forma al papel. Para ello, prensa y va desecando mediante intercambio térmico las láminas que son creadas a partir del moldeado con rodillos.

Básicamente, la máquina tiene una zona de ingreso y allí la pulpa (mediante los rodillos) forma una capa o lámina delgada ancha y homogénea, pasando luego por una zona conocida como mesa de fabricación, en donde la lámina recién creada experimenta un desgote de agua mediante prensado e intercambio térmico para obtener una hoja de papel todavía húmeda que saldrá de la máquina de papel o cartón. Esta hoja de papel se dirigirá directamente al siguiente paso del proceso.

Prensado

Rodillos de prensado y secado de papel. Imagen de Ecologi

La hoja húmeda de papel es pasada por un sistema de prensas y rodillos para extraer el agua de la fina hoja recién creada. Al ingresar a la zona de prensa, la hoja contiene una humedad cercana al 80%, al salir de la prensa, un 60%, y al salir del sistema de rodillos un 20% de humedad.

El prensado tiene varias fases. La primera, es la aplicación de fuerza como tal, luego viene el gramaje del papel, la velocidad y el contenido de agua.

Existen varios tipos de prensa que se pueden utilizar, entre las cuales destacan: Lisas, aspirantes, zapatas y transversales. Cada una de ellas cuenta con características específicas, quedando por parte del diseñador o ingeniero escoger la prensa que mejor se adapte a su diseño o proyecto.

El proceso de prensado tiene una duración de horas, la idea es retirar la mayor cantidad de agua de la hoja de papel.

Secado

Saliendo del prensado, la hoja experimenta un intercambio de calor mediante planchas calientes y aire caliente para eliminar la humedad y terminar de secar la mayor parte del papel, y pasar al siguiente paso que es el estucado.

Estucado

Sección de estucado de papel. Imagen de DirectIndustry

El estucado consiste en aplicar una capa al papel o cartón. Esta capa en estado líquido permite que el producto final cuente con propiedades que faciliten la impresión.

Para ello, el papel o cartón debe tener una superficie porosa que permita a la tinta extenderse en cualquier dirección del material. La superficie del papel o cartón debe ser completamente lisa y uniforme, por lo cual, se adiciona esta capa en la máquina de estucado. El aditivo adicionado, también proporciona otras características como brillo, opacidad y lisura.

Las características más destacables de un papel o cartón estucado son las siguientes:

• Mayor nitidez en impresiones hechas sobre el material.
• El papel o cartón es más opaco.
• Consume menos tinta al realizarse la impresión.
• Los contornos se limpian más rápido.
• Mayor resistencia al agua.
• Bajo poder absorbente.
• Superficie lisa.

Una vez que las hojas salen del proceso de estucado, siguen su viaje a través de rodillos para pasar a la siguiente etapa del proceso de fabricación.

Calandra

Calandra del proceso de reciclado y fabricación de papel. Imagen de GuoGuan

La hoja reciclada casi lista, que ya ha salido de la máquina de estucado y está completamente seca (ya que se ha hecho pasar por estufa o por aire caliente para terminar la adición del aditivo) se hace ingresar a la máquina calandra, la cual le otorgará una propiedad interesante a nuestro producto, que es el brillo.

Para ello, la máquina calandra consta de una serie de rodillos que se van alternando de duro a blando (con materiales que van desde acero hasta material fibroso) para hacer pasar las hojas a través de ellos y otorgarles brillo. Por lo general, son 12 rodillos.

Según el tipo de calandrado utilizado podemos obtener diferentes acabados, como por ejemplo:

• Semi-mate: Creado por superficies con aumento mínimo de brillo. Se logra por lo general con 4 rodillos.
• Brillo: Se logra haciendo pasar la hoja por un rodillo blando y luego un rodillo liso.

Plegado o embobinado

Embobinado de papel. Imagen de PPC

Prácticamente estamos en la última fase de nuestro proceso, ya que una vez dadas las características requeridas a nuestro producto, es momento de almacenarlo para comercializarlo o utilizarlo como materia prima para cualquier otro proceso posterior. Para ello, el papel o cartón se almacena en bobinas madres o rollos gigantes.

Para realizar este procedimiento se hace pasar las hojas por una máquina de embobinado que puede ser de doble tambor, la máquina más utilizada antaño. Las hojas pasan por tensiones y cargas generadas por dos tambores principales para enrollar el producto en la bobina destinada para ello.




El otro tipo de máquina utilizada y la más moderna y eficiente, es la de embobinado individual, con la cual sólo hay presión y tensión sobre la hoja para un ajuste perfecto en la bobina final.

Las ventajas de seleccionar una máquina de embobinado individual sobre una de doble tambor, a pesar del costo superior de la primera, son las siguientes:

1. Cada una de las bobinas de papel hijas cuentan con rebobinado individual, lo que minimiza el riesgo de enganche entre éstas.
2. El peso de las bobinas hijas nunca influye en la dureza del embobinado.
3. Se obtienen bobinas de papel o cartón de mayor diámetro.

Cortado

Cortadora industrial de papel. Imagen de Interempresas

Es la última parte de nuestro proceso y es opcional, ya que si sólo vamos a reciclar el papel y vender las bobinas (al igual que el cartón) a fabricantes de productos papeleros, no es necesario.

Este proceso es simple. El papel se hace pasar por una máquina cortadora, colocando la bobina en la alimentación de la cortadora, la cual irá desenrollando el material y lo hará pasar por cuchillas que se habrán calibrado con el grosor de papel o cartón que deseemos.

Luego, esas hojas son cortadas con la longitud deseada y llevadas por una banda transportadora hasta una zona de almacenamiento donde se apilan una sobre otra, listas para hacer nuevas pacas que serán pesadas y empaquetadas para su venta posterior.

Estas máquinas, generalmente son automáticas o semi-automáticas y utilizan controladores lógicos programables (PLC). Sin embargo, siempre debe haber personal de supervisión y soporte en el área de corte para evitar inconvenientes en caso de presentarse un desperfecto.

Y así, hemos llegado al final del proceso de reciclaje del papel y el cartón. Es un procedimiento relativamente sencillo de poner en marcha y que tiende a ser económico. Los diseños y cada fase del proceso pueden variar según el tipo de producto final  y calidad que se desee. Asimismo, puede tener más pasos o menos pasos, dependiendo del proyecto que se tenga en mente.


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