¿Cómo pueden los materiales ABS crear una industria sostenible?

31 agosto 2023

12:11

Luca Chiochia, director de desarrollo empresarial de ELIX Polymers, analiza cómo los materiales ABS pueden crear una industria más sostenible.

La demanda de materiales ABS nuevos y sostenibles para aplicaciones de dispositivos de administración de medicamentos está creciendo en el sector sanitario. Sin embargo, debido al riesgo de contaminación cruzada, los requisitos de cumplimiento normativo médico no se pueden cumplir completamente con materiales ABS reciclados mecánicamente. Afortunadamente, ya se encuentran disponibles nuevos materiales ABS químicamente reciclados y de base biológica, que poseen la misma composición química y propiedades del ABS médico virgen. Esto significa que cumplen las mismas aplicaciones médicas y cumplen con los requisitos de la normativa médica. Todos los colores disponibles como ABS médico virgen también se pueden utilizar en la versión biocircular, garantizando no sólo el cumplimiento normativo, sino también la disponibilidad de colores brillantes e intensos en formulaciones de ABS químicamente reciclado. Este tipo de colores no se pueden conseguir con contenido reciclado mecánico.

Se necesitan algunas aclaraciones para comprender cómo es posible que el ABS médico reciclado químico cumpla plenamente con las aplicaciones médicas y cuáles son sus principales ventajas de sostenibilidad frente al ABS médico de origen fósil íntegramente.

Existen varios tipos de tecnologías de reciclaje químico y diferentes tipos de residuos que pueden reciclarse químicamente. En este caso estamos hablando de reciclaje químico de conversión, que consiste en descomponer los residuos objetivo mediante pirólisis (un proceso de descomposición térmica sin presencia de oxígeno) para obtener una materia prima similar al aceite. Muy importante es el punto de entrada de este aceite de pirólisis en la cadena de suministro de polímeros ABS, que se encuentra en su inicio (upstream). Esto es, no sólo antes de la producción de las materias primas de partida del ABS (Acrilonitrilo, Butadieno y Estireno), sino también antes de todos los pasos que se necesitan para producir dichas materias primas, sin introducir ningún cambio de proceso en las mismas. La certificación ISCC+ con un enfoque de balance de masa garantiza el contenido no fósil sostenible, y toda la cadena de suministro puede beneficiarse de esto con los procesos de producción ya existentes, sin necesidad de realizar primero grandes inversiones que lo harían imposible desde una perspectiva económica. Los propios procesos de reciclaje químico, las transformaciones de residuos en aceite de pirólisis, ya están representados por diferentes tipos de tecnologías alternativas costosas que dependen del tipo de residuo considerado y que deben optimizarse y ampliarse para que el reciclaje químico sea económicamente viable.

Un ejemplo es la incorporación del aceite de pirólisis obtenido de neumáticos usados ​​en la cadena de suministro de producción de estireno. El único cambio es la sustitución parcial del petróleo del TLCAN por petróleo de pirólisis para alimentar el proceso de craqueo al vapor, necesario para convertir los grandes hidrocarburos contenidos en el petróleo en otros más pequeños. Como ocurre en el caso del petróleo 100% fósil, se pueden extraer las mismas moléculas como el Etileno y el Benceno, como ocurre con varios otros. Estos se pueden utilizar como reactivos en la producción de etilbenceno y utilizan exactamente los mismos procesos que se utilizan desde hace muchos años para la versión fósil de estas sustancias de entrada. El siguiente paso en la cadena de suministro es la producción de estireno, que se obtiene a partir del etilbenceno con su proceso de producción estándar, que también es el mismo y también se ha optimizado desde hace muchos años. La única diferencia es que, si hay contenido químico reciclado de neumáticos usados ​​en lugar de contenido fósil, cada uno de estos pasos de la cadena de suministro debe estar certificado por ISCC+ con un enfoque de balance de masa. Lo mismo ocurre en el siguiente paso productivo en el fabricante de ABS, donde se utiliza Estireno como materia prima para ser polimerizado con Butadieno y Acrilonitrilo para obtener ABS.

ELIX Polymers ha sido el primer fabricante de ABS en obtener la certificación ISCC+ con un enfoque de balance de masas y en ofrecer al mercado grados de ABS con contenido químico reciclado. Los grados médicos como ELIX M203FC y M205FC ya se utilizan desde hace muchos años en aplicaciones médicas como dispositivos de administración de medicamentos y carcasas de dispositivos médicos, y ahora están disponibles con hasta un 70 % de contenido de materias primas certificadas ISCC+ (contenido químico reciclado + de origen biológico). , Certificado ISCC+ con enfoque de balance de masa. Se utilizan los mismos procedimientos GMP especiales implementados para el ABS médico con contenido fósil, y no hay diferencia en la composición química, el proceso o las propiedades entre la versión fósil y la versión reciclada química.

Las formulaciones médicas de ELIX ABS M203FC y M205FC están registradas respectivamente en la FDA en los Drug Master Files (DMF-Tipo III) #25288 y #25284. Estas formulaciones pueden ser verificadas por las Autoridades involucradas en los procesos de aprobación de dispositivos médicos mediante la emisión de una Carta de Autorización (LoA), que será proporcionada por ELIX al OEM o moldeador médico interesado.

Cada DMF contiene toda la información detallada de la formulación relacionada no solo con la composición médica de ABS FC, sino también con todas las formulaciones de colores biocompatibles que están disponibles para ese grado de ABS FC. Periódicamente, cuando se desarrolla un nuevo color médico ABS FC a petición del cliente, ELIX solicita autorización a la FDA para incluir ese color específico en el mismo FC Drug Master File. Sólo se podrán utilizar pigmentos de color autorizados dentro de las concentraciones máximas permitidas, pigmentos cuya biocompatibilidad haya sido previamente probada en laboratorios reconocidos según ISO 10993, precompuestos con el correspondiente material ELIX medical ABS FC.

Las formulaciones de ELIX ABS FC con contenido químico reciclado (certificado ISCC+) pasan por el mismo proceso y finalmente son registradas en la FDA en el mismo DMF M203FC o M205FC, de forma similar a como ocurre con los nuevos colores médicos FC. De esta manera, toda la información sobre la composición específica del material ABS con contenido químico reciclado exacto y en el color solicitado se incluye en el DMF #25288 (o #25284 en el caso de ELIX M205FC).

Una vez analizado cómo es posible que un ABS médico certificado ISCC+ con contenido químico reciclado cumpla plenamente con las regulaciones médicas y las aplicaciones sanitarias, es importante considerar cuáles son las ventajas de sostenibilidad en comparación con un ABS médico totalmente de base fósil. Las variables clave a tener en cuenta son el tipo de residuo utilizado, el nivel de emisiones de CO2 relacionadas con el proceso de reciclaje de residuos, la eficiencia del proceso (qué porcentaje de residuos se puede aprovechar) y la posible presencia de contenido biogénico en los residuos. sí mismo. Además, desde una perspectiva del final de su vida útil, también se puede considerar la reducción de las emisiones de CO2 debido al proceso de incineración de residuos evitado, ya que este paso se elude al crear circularidad.

Cuando los residuos se separan y clasifican metódicamente por tipo, el proceso de reciclaje relacionado se puede ajustar para ese tipo específico de residuo, con una reducción constante de los insumos de energía necesarios y las consiguientes emisiones de CO2. Si comparamos por ejemplo los residuos de neumáticos usados ​​con los residuos plásticos mixtos indefinidos, el primero ha implementado recientemente un proceso de reciclaje químico mucho más eficiente, con emisiones de CO2 mucho menores y sin generación de residuos sólidos/líquidos. Además, la fuente controlada utilizada (solo neumáticos) mejora la trazabilidad del proceso, lo que solucionaría un gran problema en la industria europea del neumático.

La composición media de los neumáticos procedentes de esta fuente de residuos usados ​​incluye caucho sintético pero también caucho natural, negro de humo, fibras textiles y acero. Con el proceso de reciclaje identificado también se puede recuperar el negro de carbón, lo que representa un impacto ambiental positivo adicional. Los volátiles generados durante el proceso se pueden reincorporar para alimentar energía al mismo proceso de reciclaje, reduciendo las emisiones de CO2 relacionadas con el proceso. Además, el contenido de caucho natural en los neumáticos usados ​​tiene gran importancia. El caucho natural se extraía de plantas en el pasado, y esas plantas absorbían emisiones de CO2 durante su vida anterior en lugar de emitir CO2. Este contenido biogénico en los neumáticos supone, por tanto, una contribución relevante en la reducción de emisiones de CO2.

El contenido porcentual de materias primas certificadas sostenibles en la composición del ABS médico se puede adaptar a los objetivos económicos y de sostenibilidad de los OEM. Por ejemplo, son posibles grados de ABS con 25 %, 50 % o hasta 70 % de contenido de materia prima certificada ISCC+ (reciclado químico y/o de base biológica), pero también es posible cualquier configuración de porcentaje específico del cliente. Incluso el 100% es, en teoría, una opción posible, y depende de las fuentes disponibles de materias primas químicas recicladas, de la contribución ambiental incremental, de la tecnología de reciclaje más avanzada, de las sinergias de escala y de los costos relacionados.

Lo más importante es empezar a adoptar este tipo de soluciones incluyendo residuos reciclados como materia prima, aunque sea en porcentajes bajos. Esta sería la actitud correcta que apoyará una transición más fácil hacia el uso de materiales médicos ABS más sostenibles en la administración de medicamentos y otros dispositivos médicos en los próximos años.

31 agosto 2023

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