Modificación fisicoquímica mediante radiación gamma de los materiales de reciclo provenientes de envases Tetra pak y su reuso en concreto polimérico

Abstract

El crecimiento acelerado de la población ha provocado la generación de residuos, problemas asociados para su disposición, así como afectaciones a la salud humana y a los ecosistemas. Esto conlleva a proponer un manejo adecuado de estos residuos. Sin embargo, aún a la fecha es relativamente común que los residuos se depositen en espacios cercanos a las vías de comunicación o en depresiones naturales del terreno como cañadas, barrancas y cauces de arroyos. El impacto ambiental negativo que está ocasionando la inadecuada disposición de los envases de Tetra Pak, condujo a plantear en este trabajo de tesis el reciclaje del Tetra Pak mediante una metodología limpia y alternativa: la radiación gamma; y posteriormente su reuso como agregado en el concreto polimérico. El Tetra Pak reciclado se incorporó a concreto polimérico (elaborado con resina y arena), sustituyendo parcialmente a la arena con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, en particular las resistencias a la compresión y a la flexión, módulo de elasticidad y la deformación unitaria. Las variables a considerar fueron el tamaño de partícula (0.85, 1.40 y 2.36 mm), concentración de partículas de Tetra Pak en peso (0, 1, 2, 4 y 6 %) y dosis de radiación gamma empleada (100, 200, 300, 400 y 500 kGy). Los resultados obtenidos muestran que para las muestras irradiadas a 100 y 200 kGy la resistencia es mayor (hasta 15 %) respecto al concreto control (90 MPa). Para probetas irradiadas y sin irradiar, la resistencia a la compresión disminuye gradualmente al incrementar el porcentaje de partículas. Respecto a la resistencia a la flexión, al incrementar el porcentaje de partículas o dosis de radiación gamma, la resistencia disminuye gradualmente. Los valores más altos se obtuvieron con 1% de partículas y 100 kGy de radiación (14% mayor respecto al concreto control). Un comportamiento similar se presenta en el módulo de elasticidad donde el valor más alto se presenta con 1% de Tetra Pak y 100 kGy de radiación (34 GPa). En la deformación debida a esfuerzos de compresión y flexión se presentaron los cambios más notables en el concreto. La deformación debida a ensayos de compresión se incrementa al aumentar la dosis de radiación para todas las concentraciones de partículas, siendo el mayor valor al irradiar a 400 kGy y 1% de partículas (30% mayor respecto al concreto control). La deformación por esfuerzos de flexión se incrementa gradualmente con el incremento en la dosis de radiación aplicada; la mayor deformación se obtiene con 500 kGy y 1% de partículas. De manera general, los mayores valores de las 11 propiedades mecánicas del concreto polimérico con partículas de Tetra Pak reciclado se obtienen con 1% de partículas y 100 KGy de radiación. La caracterización de la celulosa reciclada muestra que al ser irradiada modifica su índice de cristalinidad, siendo la mayor a 200 kGy. En las micrografías se observa que las fibras tienen formas irregulares y con impurezas en la superficie debido al proceso de reciclaje; no se observa un cambio considerable al someter las fibras a radiación ionizante. Con base en la espectroscopía infrarroja, no se observan cambios en los grupos funcionales de la celulosa al ser irradiada.