Diseño de una miniplanta prototipo de pirólisis para la conversión de residuos plásticos en gasolina en la Ciudad de Juliaca

Abstract

La presente investigación desarrolla el diseño de una miniplanta prototipo de pirólisis orientada a la transformación de residuos plásticos en combustibles líquidos, con el objetivo de ofrecer una alternativa tecnológica viable para mitigar la creciente contaminación ambiental originada por plásticos en la ciudad de Juliaca. Este estudio parte de la actual problemática del manejo ineficiente de desechos sólidos, donde los plásticos —principalmente polietileno (PE), polipropileno (PP) y poliestireno (PS)— representan uno de los desechos más persistentes, dado a su resistencia a degradación y a provisión en botaderos informales, ríos, zonas urbanas y áreas periurbanas. El diseño del prototipo se fundamentó en un análisis técnico, termodinámico y ambiental, considerando las propiedades físico-químicas de los plásticos y los requerimientos energéticos necesarios para su descomposición térmica. El reactor propuesto es de tipo cilíndrico vertical, fabricado en acero inoxidable AISI 304, con un volumen útil de 0.33 m³ y capacidad para procesar 300 kg de plástico triturado por lote, operando a una temperatura óptima de 550 °C, donde se obtiene el mayor rendimiento de combustible líquido según literatura especializada. El sistema incluye un condensador para recuperar vapores hidrocarbonados y transformarlos en una fracción líquida equivalente a gasolina, además de gas no condensable y char (residuo carbonoso) con potencial uso industrial, desde un enfoque ambiental, la pirólisis representa una alternativa de reciclaje avanzado con importantes beneficios frente a los métodos convencionales. A diferencia de incineración, pirólisis se efectúa en ausencia de oxígeno, lo que reduce significativamente la formación de dioxinas, furanos y otros contaminantes peligrosos. Asimismo, contribuye a disminuir el volumen de residuos plásticos hasta en un 70–80 %, reduciendo la presión sobre los botaderos y el impacto visual, sanitario y ecológico en la ciudad. Si bien el proceso requiere energía térmica, este consumo puede ser compensado mediante el aprovechamiento del gas pirolítico generado, el cual puede emplearse como combustible secundario para sostener la temperatura del reactor, mejorando eficiencia energética global del sistema. Se destaca también el potencial económico y energético del combustible obtenido, que posee características similares a una gasolina ligera, con alto contenido energético y aplicaciones potenciales en procesos industriales. Esto permite plantear un modelo de economía circular, en donde los desechos plásticos dejan de ser un problema ambiental para convertirse en un recurso energético aprovechable. La investigación concluye que el diseño propuesto es técnica, económica y ambientalmente viable, demostrando coherencia con estudios previos y evidenciando que la implementación de una planta de pirólisis a escala prototipo puede constituir una solución sostenible al problema de residuos plásticos en Juliaca. Además, el proceso contribuye a mermar la contaminación del ambiente, mejorar las prácticas de gestión de residuos asimismo promover alternativas innovadoras basadas en principios de sostenibilidad y eficiencia energética. Este trabajo sienta las bases para futuros proyectos de ampliación, optimización de rendimiento, implementación piloto e integración con políticas municipales de gestión ambiental, posicionándose como una herramienta tecnológica relevante para enfrentar problemática creciente de desechos plásticos en la región.