Evaluación técnico económica
de los procesos de reciclaje de desechos domesticos:
los casos del vidrio, papel y plasticos

Este documento ha sido elaborado por la Unidad Conjunta CEPAL/PNUMA de Desarrollo y Medio Ambiente de la División de Medio Ambiente y Asentamientos Humanos a través del consultor señora Ana Luz Durán. El documento forma parte de los trabajos de investigación aplicada realizados en el mercado del proyecto CEPAL/GTZ "políticas para la gestión ambientalmente adecuada de los residuos". Este documento no ha sido sometido a revisión editural. Las opiniones aquí expresadas pueden no coincidir con las de la Organización.

Estudio de caso N° 3. Evaluación económica del
proceso de reciclaje de desechos plásticos

I. Introducción

En la actualidad se producen grandes cantidades de productos plásticos, siendo recicladas cantidades muy pequeñas de los desechos generados. En 1990 en Europa Occidental se alcanzó la cifra de 23%1 mientras que en los países latinoamericanos esta porcentaje es ínfimo.

Se debe notar que el consumo de materiales plásticos en Latinoamérica es mucho menor y la mayoría se elabora de material prima importada, pero su uso está en rápido aumento.

Sin embargo, no debe temerse en forma excesiva el aumento del consumo de los plásticos siempre y cuando se mantengan bajo control los desechos generados por ellos. Según un estudio del Franklin Research Institute, el empleo de algunos materiales plásticos reduce el impacto ambiental que implica el uso de materiales alternativos, tal es el caso de un estudio realizado sobre 1.000 bolsas plásticos de supermercado en relación a la misma cantidad en bolsas de papel. Los resultados son los siguientes:

Cuadro 12

REDUCCION DE IMPACTO AMBIENTAL A TRAVES DEL USO DE BOLSAS PLASTICAS EN COMPARACION AL USO DE BOLSAS DE PAPEL

Fuente: Véase en: Rebolledo, Antonio, "La industria y el reciclaje de plásticos", documento presentado en el Seminario de Materiales Plásticos y su Impacto Ambiental, Universidad de Chile, IDIEM, Santiago de Chile, mayo 1992.

Por otra parte, según el Instituto Alemán de los Plásticos, si reemplazamos los envases plásticos por materiales alternativos, se tendría el siguiente escenario en relación a la generación de desechos:

Cuadro 13

AUMENTO EN LA GENERACION DE BASURAS POR EL EMPLEO DE MATERIALES
ALTERNATIVOS AL PLASTICO

Fuente: Véase en: Rebolledo, Antonio, Op. Cit.

Desde otro punto de vista, las resinas que dan origen a los plásticos, en su mayoría, provienen del petróleo y sus subproductos, por lo tanto, a medida que aumenta el precio de éstos también lo hacen las materias primas del plástico. Se han podido observar aumentos de precios constantes durante los últimos año, reflejando escaseces futuras de fuentes de energía y materia prima.

Este es el motivo por el cual la alternativa de reciclar los desechos plásticos aparece como una opción definitivamente interesante desde la óptica económica.

En términos generales los plásticos pueden dividirse en dos categorías: termoplásticos y termoestables. En lo que a reciclaje se refiere los dos grupos exhiben características específicas.

Debido a su estructura polímera, los termoplásticos son relativamente fáciles de reciclar. La mayoría de los materiales de empaque caen en esta categoría y usualmente son producidos a partir de termoplásticos comunes, tales como polietileno de alta y baja densidad (PEAD y PEBD), polietileno tereftalato (PET), polipropileno (PP), poliestireno (PS) y cloruro de polivinilo (PVC).

Los termoplásticos de mayor uso común reciclables son el polietileno, el polipropileno y el poliestireno. Ejemplo de ello son:

• Polietileno: Bolsas plásticas de supermercados y tiendas en general.
• Polipropileno: Bolsas de camisas de hombre, sacos de papas, mallas de limones, conos textiles, algunos envases de productos lácteos, etc.
• Poliestireno: Envases de cassatas de helado, vasos de café y bebidas, algunas peinetas, etc.

Por otra parte, los termoestables son ampliamente usados en aplicaciones técnicas tales como la electrónica y el mercado automotriz. Debido a que no responden bien a los métodos de remoldeado térmico usados en el reciclado de los termoplásticos, el reciclado de los termoestables es a través de procesamiento químicos o molido. Usualmente no se practica por su elevado costo.

II. Descripción del proceso de reciclaje de desechos de Plástico

El esquema del proceso productivo es como sigue:

Figura 3

ESQUEMA DE PRODUCCION DEL RECICLAJE DE PLASTICO

Las diferentes etapas necesarias para el reciclaje de desechos plásticos domésticos se explican a continuación:

Recolección y separación.

La recolección debería llevarse a cabo a través de un sistema similar al empleado para la recuperación de desechos de papel o de vidrio, es decir, a través de recuperadores callejeros. Los desechos recolectados deben ser clasificados por tipo de resina para posteriormente, ser vendidos a las empresas recicladoras. Esta tareas se facilita enormemente en aquellos países que han incorporado a los plásticos la codificación internacional desarrollada por The Society of the Plastics Industry Inc (SPI) de los Estado y limpieza.

b) Separación final y limpieza

Se realiza en forma manual. Su objetivo es, por una parte, clasificar el material en forma definitiva y, por otra, eliminar las impurezas gruesas del material, tal como etiquetas, corchetes, scotch, etc.

c) Molienda

La molienda se lleva a cabo por trabajo mecánico, aplicando fuerzas de tensión, compresión y corte. Para esto se utilizan molinos (que trituran), martillos, aglomeradores, etc. Según el polímero a tratar se elegirá la máquina más apropiada para reducirlo a pequeños fragmentos.

d) Lavado y secado

El proceso de lavado se efectúa en una máquina lavadora y tiene por objeto desprender los restos orgánicos, y otros contaminantes del material plástico molido. Posteriormente se secan en la máquina secadora.

Por efecto de los procesos de limpieza y lavado se produce una pérdida de 30% de material, que corresponde a desechos.

e) Extrusión.

La extrusión permite derretir el material, homogenizar la masa fundida, limpiar el material mediante un filtrado a la salida de la extrusora y añadir los aditivos necesarios para mejorar la propiedad del material reciclado.

Con la extrusión se obtiene un "spaghetti" debido al paso de la masa por el filtro. Posteriormente éste se solidifica al pasar por la piscina de enfriamiento.

f) Pelletización

El "spaghetti" sólido obtenido en el proceso anterior para por un molinillo o pelletizadora en donde es cortado en pequeños pedazos para poner fin al proceso.

La eficiencia en el proceso de recuperación es de un 97%, es decir, se produce sólo un 3% de merma en el proceso, debido principalmente a las pérdidas producidas en el filtro de la extrusora.

III. Evaluación técnico-económica diferencial del proceso de reciclaje mecánico de plástico

El caso a estudiar corresponde a una fábrica de productos plásticos que tiene una producción mensual de 100 ton mensuales. Esta empresa desea ampliar su producción a través del reciclaje de desechos domésticos de plástico. Por lo tanto, se evaluará económicamente la fabricación de pellets a partir de estos materiales.

En primer lugar, se debe considerar que los desechos vienen sucios, por lo cual e necesario someterlos a un proceso de limpieza, molienda y lavado, para esto se requiera de cintas transportadoras, un molino y máquinas lavadoras y secadoras.

La cinta transportadora cotizada tiene una capacidad de producción de 1,5 ton/hr y las máquinas lavadora y secadora, marca SEIBT de Brasil, una capacidad de 120 kg/hr.

Las alternativas a evaluar serán dos, que se diferenciarán por lo volúmenes de operación de la máquina recuperadora.

Las especificaciones para cada modelo se presentan a continuación:

Cuadro 14

ESPECIFICACIONES MAQUINAS RECUPERADORAS

a/ Este cálculo considera jornadas de trabajo de J turnos, es decir, 24 horas diarias y 22 días al mes.

Los elementos que componen la recuperadora mod. SE/WR65S son:

1 Extrusora con un tornillo de 65 mm y motor principal de 10 HP. La potencia del calefactor es de 20 KW.

1 Piscina de Enfriamiento

1 Molino cortador (pelletizador) de 3 HP

Mientras que, los elementos componentes del modelo SE/WR100CD son:

1 Extrusora 100 mm con motor principal de 40 HP y un calefactor de 30 KW

1 Subextrusor de 100 mm con motor de 15 HP y calefactor de 12 KW

1 Piscina de Enfriamiento

2 Cambia Filtro automático hidráulico

1 Forzador Tolva

1 Molino cortador (pelletizador) de 5 HP

El segundo modelo se diferencia del primero por poseer algunos elementos adicionales que hacen más completo y eficiente el proceso productivo. Tal es el caso del forzador tolva que se encuentra en la entrada de la máquina recuperadora y permite un ingreso uniforme del material plástico al tornillo del subextrusor. El subextrusor, a su vez, tiene por función principal la desgasificación de los materiales impresos y/o húmedo, homogenizar, fundir y filtrar la mezcla para su paso a la extrusora principal donde se somete a una segunda etapa de homogenización filtrado y limpieza.

Los modelos cotizados para ambas máquinas recuperadoras son capaces de procesar PE (polietileno de alta y baja densidad), PP (polipropileno y PAI (poliestireno alto impacto).

Por otro lado, el valor de la materia prima, es decir, desechos plásticos domésticos, y el precio de venta del pellet para estos tres tipos de resinas son presentados en el siguiente cuadro

Cuadro 15

PRECIOS DE COMPRA Y VENTA DEL PLASTICO EN EL MERCADO a/

Fuente: Datos proporcionados por INDUSAC Ltda.

a/ Los precios señalados incluyen el 18% del Impuesto al Valor Agregado (IVA)

b/ Este precio es tentativo, pues aún no existe un mercado establecido para este tipo de materiales.

En resumen, las alternativa a evaluar son:

Cuadro 16

PRESENTACION DE ALTERNATIVAS A EVALUAR

a/ Corresponde a la potencia total requerida por las respectivas recuperadoras (1HP=746 Watt).

A. ALTERNATIVA 1: CALCULO DE DATOS

1.- Inversión (capital propio)

La inversión en maquinaria necesaria para un volumen de operación de 75 Kg./hr (precios incluyen IVA), es la siguiente:

- 1 cinta transportadora US$5,000

- 1 máquina lavadora US$ 50.000

- 1 secadora US$ 12.500

- 1 Molino US$ 3.540

- 1 Línea de recuperado, modelo SE/WR65S US$ 50.185

- 1 balanza industrial US$ 1.291

La vida útil del molino y la recuperadora se estima en 10 años, mientras que el resto de la maquinaria se estima en 20 años.

Por otra parte, debido a que la producción mensual aumentaría en un 40% sería necesario el arriendo de un galpón que soportara los mayores requerimientos de espacio. Se estima que el gasto anual por concepto de arriendo asciende a US$45.000.

Por otra parte, la inversión necesaria para equipar al personal de la fábrica con equipos de seguridad industrial que incluye: casco, botas, zapatos de seguridad, guantes, mascarillas, filtros, protectores de oídos, ropa (chaqueta y pantalón); asciende a $40.000 por persona. Si trabajan 30 personas, como en este caso, es necesaria una inversión de US$3.000.

2.- Ingresos

El ingreso obtenido producto de la fabricación y venta de las 40 toneladas mensuales de pellet, alcanza el valor de US$407.200 al años (Ver cuadro 15).

3.- Egresos

Compra de materia prima:

La máquina recuperadora cotizada tiene una producción de 40 ton/mes, si se considera una merma de 33% en el proceso de limpieza ton/mensuales de desechos plásticos para obtener las 40 toneladas mensuales de pellet. Por lo tanto, el gasto anual en compra de materia prima seria del orden de US$79.800 (Ver Cuadro 15).

Gastos en transporte:

Se deben transportar 53,2 toneladas mensuales. Si se tiene que un camión cobra US$50 por el transporte de 10 toneladas, se obtiene un gasto por flete de US$300 mensuales, es decir, US$3.600 al año.

Sueldos en limpieza y separación:

Para el proceso de limpieza manual y separación final en la cinta transportadora de las 53,2 toneladas mensuales se requeriría aproximadamente de 4 personas por turno, es decir, 12 personas. Si cada uno de ellos recibe un salario de US$250 mensuales, se tiene un gasto por salarios al año de US$36.000.

Por otra parte, para la operación de la máquina lavadora y secadora son necesarias 2 personas por turno, es decir un total de 6 personas. Si cada una de ellas recibe un salario similar, se tiene un gasto de US$18.000.

Sueldos operación recuperadora:

La operación de la máquina recuperadora necesita de 3 personas, por turno. Si cada uno tiene un salario de US$375 mensuales, se tiene un costo por salario de US$ 40.500 al año.

Gasto de administración:

Es necesario generar una estructura de compra que reciba la materia prima, pese a descargue. Para esto son necesarias tres personas que reciben un sueldo mensual de CH$100.000 (US$250), es decir, el gasto anual asciende a US$9.000.

Por otra parte, la administración de este lugar debe estar a cargo de un contador con la asistencia de una secretaria. Si el contador recibe un sueldo de CH$300.000 y la secretaria de CH$200.000, el gasto anual se eleva a US$15.000.

Gastos en mantención e insumos:

La mantención mensual de este tipo implica: cambio de aceite, cambio de cuchillos de la pelletizadora y molino y repuestos varios. El costo mensual debería ser en promedio de US$375, es decir, US$4.500 al año.

También es necesaria la mantención de los equipos de seguridad de los trabajadores. Si se reemplazan el 50% de los equipos de todo el personal cada año se tiene un gasto de US$1.500 anuales.

En relación a los insumos para el proceso productivo, es decir, sacos e hilo para envasar el pellet, se tiene que cada saco cuesta US$0,27 y tiene una capacidad de 25 kg, es decir, se necesitarían del orden de 1.600 sacos mensuales o 19.200 anuales, por lo tanto, al año se gastarían US$ 5.184 por este concepto. En relación al hilo, el gasto anual no alcanza los US$ 50.

Por otra parte, en el proceso de lavado de los desechos es necesario el uso de detergente. Este gasto se estima en US$ 1.000 al año.

Gastos de agua, luz y teléfono:

Se estiman en US$ 3.750 mensuales, es decir, US$ 45.000 al año. Estos valores son aproximados, puesto que no está disponible toda la información necesaria para efectuar un cálculo exacto del consumo de electricidad y agua de las máquinas utilizadas.

B. ALTERNATIVA 2: CALCULO DE DATOS

1.- Inversión (capital propio)

La inversión necesaria para un volumen de operación de 280 kg/hr (precios incluyen IVA), es la siguiente:

- 1 cinta transportadora US$ 5.000

- 3 máquinas lavadoras de 120 kg/hr US$ 150.000

- 3 secadoras US$ 37.000

- 1 Molino US$ 10.620

- 1 Línea de recuperado, modelo SE/WR100CD US$ 90.756

- 1 balanza industrial US$ 1.291

La vida útil del molino y la recuperadora se estima en 10 años, mientras que el resto de la maquinaria se estima en 20 años.

En este caso la producción mensual crecería casi en un 150%, por lo tanto es indispensable el arriendo de un galpón que soporte los mayores requerimientos de espacio. El gasto por concepto de arriendo se estiman en US$ 45.000 al año.

Como en el caso anterior, la inversión necesaria ara equipar al personal de la fábrica con equipos de seguridad industrial asciende a $ 40.000 por persona. Si trabajan 36 personas, es necesaria una inversión de US$ 3.600.

2.- Ingresos

El ingreso obtenido producto de la fabricación y venta de las 147.840 toneladas mensuales de pellet, alcanza el valor de US$ 1.505.011 al año.

3.- Egresos

Compra de materia prima:

El modelo cotizado en este caso corresponde a una máquina recuperadora con una capacidad de producción mensual de 280-300 kg/hr, es decir, alcanza una producción mensual de 147,84 toneladas y es capaz de procesar PE, PP, PAI. Por lo tanto, si existe una merma de 33% en el procesamiento de los residuos plásticos, es necesario adquirir 196,6 toneladas mensuales y esto implica un gasto de US$294.941 al año.

Gasto transporte:

El gasto por concepto de transporte del material asciende a US$1.000 mensuales, es decir, US$12.000 al año.

Sueldo limpieza y separación:

Para el proceso de limpieza manual en la cinta transportadora se requiere de aproximadamente 5 personas por turno, es decir, 15 personas. Si cada uno de ellos recibe un salario de US$250 mensuales, se tiene un gasto por salarios al año de US$45.000.

Por otra parte, para la operación de la máquina lavadora y secadora son necesarias 3 personas por turno, es decir un total de 9 personas. Si cada una de ellas recibe un salario similar, se tiene un gasto de US$27.000.

Sueldo operación recuperadora:

La operación de la máquina recuperadora necesita de 3 personas por turno. Si cada uno tiene un salario de US$375 mensuales, se tiene un costo por salario de US$40.500 al año.

Gasto de administración:

El personal necesario para la estructura de compra que reciba la materia prima, pese a descargue serían, en este caso, seis personas que reciben un sueldo mensual de $100.000, es decir, el gasto anual asciende a US$18.000.

Por otra parte, la administración de este lugar debe estar a cargo de un contador con la asistencia de una secretaria. Si el contador recibe un sueldo de $300.000 y la secretaria de $200.000, el gasto anual se eleva a US$15.000.

Gasto en mantención e insumos

La mantención mensual de esta máquina incurre aproximadamente en los mismos costos que el modelo de la Alternativa 1, por lo tanto, el costo anual debería ser el mismo, es decir, US$4.500 al año.

Por otra parte, si se reemplazan el 50% de los equipos de seguridad de todo el personal cada año, el gasto en mantención asciende a US$1.800 anuales.

En relación a los insumos para el proceso productivo, se requieren 5.914 sacos mensuales, es decir, 70.963 anuales, por lo tanto, al año se gastarían US$ 19.160 por este concepto. En relación el hilo, el gasto anual aproximado sería de US$150.

El gasto en detergente se estima en US$2.000 al año.

Gasto de agua, luz y teléfono:

se estiman en US$.500, es decir, US$90.00 anuales.

IV.Resultados

Utilizando los criterios económicos del Valor Presente Neto (VPN) para una taza de actualización de 15%, la Tasa Interna de Retorno (TIR) y el Periodo de Recuperación del Capital (R), los resultados que se obtienen para ambas alternativas son los siguientes (Ver Anexo 6)

Cuadro 17

RESULTADOS DE LA EVALUACION ECONOMICA DEL PROCESO
DE RECICLAJE DE DESECHOS DOMESTICOS DE PLASTICOS

Estos valores expresan una alta rentabilidad económica para el proceso de reciclaje de desechos domésticos de plástico.

Es posible observar la existencia de economías de escala, pues la tasa interna de retorno se triplica para el caso en que el volumen de producción de pellet es mayor.

El beneficio ambiental que trae consigo reciclar los desechos plásticos que día a día se vierten y acumulan en los vertederos no es del todo cuantificable económicamente. Sin embargo, es evidente que se producen ahorros en los costos de transporte y en el pago de tarifas por el ingreso de estos desechos en los lugares de depósito.

Por otra parte, el beneficio ecológico producto de la menor contaminación terrestre es invaluable si se piensa en que los desechos plásticos depositados en el suelo o enterrados en rellenos sanitarios perduran por cerca de 400 años.

V. Análisis de sensibilidad

Como en los casos anteriores, vidrio y papel, se sensibilizará la variable costo de la materia prima y se observará el comportamiento del Valor Presente Neto y la Tasa Interna de Retorno. De esta forma se podrá establecer cual es el precio máximo que podrían alcanzar los residuos domésticos de plástico, de modo que el proyecto siga siendo rentable.

Los siguientes son los resultados obtenidos para la Alternativa 2 (volumen de producción de 148 ton/mes). El precio estimado actualmente para la materia prima es de CH$ 50/kg (US$ 0,125/kg) y se evaluará el mismo proyecto en los casos que éste suba a CH$ 100, CH$ 150 y CH$ 190 por kilo (ver Anexo 7).

Cuadro 18

ALTERNATIVA 2:
ANALISIS DE SENSIBILIDAD DEL COSTO DE LA MATERIA PRIMA

a/ Se considera US$1=CH$1=CH$400.

De este cuadro se puede observar que el precio máximo que los residuos plásticos podrían alcanzar es de CH$190/kg, es decir, 3,8veces su valor actual. A partir de este instante, la TIR se hace inferior a la tasa de descuento de 15%, que es la tasa alternativa del capital del inversionista.

NOTAS

1. United Nations Economic Comission for Europe, "Management of plastics wastes in the ECE Region", ECE/CHEM/87, p. 24, New York, 1992.

2. Ibid, p.6.

3. Jorquera, Patricio, "Reciclado de Plásticos", documento presentado en el seminario de Materiales Plásticos y su Impacto Ambiental, Universidad de Chile, IDIEM, Santiago de Chile, mayo 1992, y entrevista la Gerente de Operaciones de INDUSAC, Sra. Patricia Lillo.

ANEXO 6 : FLUJOS DE CAJA FINANCIERO
PARA EL CASO DEL RECICLAJE DE DESECHOS PLASTICOS

ALTERNATIVA 1

EVALUACION TECNICO-ECONOMICA DEL USO DE DESECHOS DE PLASTICOS EN SU PROCESO DE FABRICACION

FLUJO DE CAJA FINANCIERO [EN US$]

CAPACIDAD DE PRODUCCION DE 40 TON/MES

ALTERNATIVA 2

EVALUACION TECNICO-ECONOMICA DEL USO DE DESECHOS DE PLASTICOS EN SU PROCESO DE FABRICACION

FLUJO DE CAJA FINANCIERO [EN US$]

CAPACIDAD DE PRODUCCION DE 148 TON/MES

ANEXO 7: ANALISIS DE SENSIBILIDAD
DE LA EVALUACION ECONOMICA DEL RECICLAJE DE PLASTICO
CON RESPECTO AL PRECIO DE LA MATERIA PRIMA

ALTERNATIVA 2

SUPUESTO: Precio de la materia prima aumenta 2 veces

EVALUACION TECNICO-ECONOMICA DEL USO DE DESECHOS DE PLASTICOS EN SU PROCESO DE FABRICACION

FLUJO DE CAJA FINANCIERO [EN US$]

CAPACIDAD DE PRODUCCION DE 148 TON/MES

ALTERNATIVA 2

SUPUESTO: Precio de la materia prima aumenta 3 veces.

EVALUACION TECNICO-ECONOMICA DEL USO DE DESECHOS DE PLASTICOS EN SU PROCESO DE FABRICACION

FLUJO DE CAJA FINANCIERO [EN US$]

CAPACIDAD DE PRODUCCION DE 148 TON/MES