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¿Por qué la tapa de una botella flota y el cuerpo se hunde? La ciencia del reciclaje

Categoría: Tecnología

Si lavas una botella de plástico y metes su tapa en un recipiente con agua, notarás que flota sin problemas. Sin embargo, si cortas un pedazo del cuerpo de la misma botella y lo sumerges, verás que se hunde hasta el fondo. A simple vista, ambos parecen ser el mismo material. Entonces, ¿por qué se comportan de manera tan distinta en el agua?

La realidad es que la tapa y el cuerpo están hechos de plásticos diferentes. En este artículo exploraremos las razones físicas de esta diferencia, cómo los centros de reciclaje aprovechan este fenómeno para separar los materiales, y conoceremos los distintos metales y plásticos usados en otras tapas, como las de vidrio o vino.

1. ¿Son la tapa y el cuerpo de una botella del mismo plástico?

Una botella de plástico común no es una sola pieza continua; consta de tres partes principales: el cuerpo, la etiqueta y la tapa. Según los materiales educativos de la Asociación para el Reciclaje de Plásticos en Japón, el cuerpo suele estar hecho de PET (tereftalato de polietileno), mientras que la tapa puede ser de polietileno (PE) o polipropileno (PP). Las etiquetas, por su parte, suelen ser de poliestireno, aunque existen otras variantes [1].

En Estados Unidos, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) señala que muchas tapas de plástico son de polipropileno, un material conocido por ser duro y resistente [2]. Sin embargo, debemos tener cuidado al generalizar: en Japón se usan tanto PE como PP para las tapas, por lo que no podemos afirmar que "todas" sean de un solo tipo. Dado que los materiales son distintos, es natural preguntarse cómo cambia su comportamiento al entrar en contacto con el agua.

2. La densidad: por qué la tapa flota en el agua y el cuerpo se hunde

La clave para entender este fenómeno es la "densidad". La densidad compara cuánto pesa un objeto en relación con su tamaño. Si usamos el agua como referencia (con una densidad de 1), cualquier material con una densidad menor que 1 flotará, y cualquiera mayor que 1 se hundirá.

Los datos proporcionados por la Asociación para el Reciclaje de Plásticos ofrecen valores aproximados de densidad [1]. El cuerpo de PET tiene una densidad entre 1.37 y 1.40. Las tapas de PP oscilan entre 0.90 y 0.92, y las de PE entre 0.91 y 0.97. La etiqueta de poliestireno está entre 1.05 y 1.07.

Al comparar estos números con la densidad del agua (1), el PET es aproximadamente un 40% más pesado que el mismo volumen de agua, mientras que las tapas de PP son alrededor de un 10% más ligeras [1]. Por eso, la tapa flota y el cuerpo se hunde. La etiqueta también se hunde porque su densidad es mayor que la del agua. Así, en una mezcla de trozos, solo las tapas permanecerán en la superficie.

3. Cómo usan las plantas de reciclaje la flotación para separar el plástico

Aunque quites la etiqueta y desenrosques la tapa, a veces queda un pequeño anillo plástico en el cuello de la botella. En las plantas de reciclaje, las botellas se trituran y lavan. Durante este proceso, la diferencia de densidad hace una separación natural: los fragmentos de PE o PP (como la tapa y el anillo) flotan en la superficie del agua, mientras que los fragmentos de PET (el cuerpo) se hunden al fondo [1].

Esto significa que no es necesario que las personas seleccionen pieza por pieza manualmente; la física hace el trabajo. Este método depende completamente de que los materiales sean diferentes. Si tanto la tapa como el cuerpo fueran de PET, se hundirían juntos y no podrían separarse simplemente usando agua.

4. Las tapas de corona de las botellas de vidrio: acero e historia de su invención

No todas las botellas usan plástico. Algunas botellas de vidrio usan una "tapa de corona". Según los fabricantes japoneses, estas tapas están hechas de lámina de acero estañado o acero inoxidable, diseñadas para soportar la presión interna, el sellado rápido y también la reducción de presión [6].

La estructura tiene dos partes: la parte metálica exterior se llama "shell" (caparazón) y la capa interior es el "liner" (forro). Este forro puede ser de resina de polietileno, corcho o cloruro de vinilo [3]. Curiosamente, el mismo tipo de plástico (PE) que se usa en las tapas de botellas modernas también aparece aquí.

Se dice que la tapa de corona fue inventada por William Painter en 1892, quien obtuvo tres patentes el 2 de febrero en Baltimore con un sistema de forro de corcho para mantener el gas dentro [4]. Las arrugas laterales de la tapa suelen ser 21 en todo el mundo [3]. Aunque un programa universitario menciona que las primeras máquinas hacían tapas con 24 arrugas [5], no hay registros claros de por qué se estandarizó en 21. Se sugiere que fue un equilibrio entre la fuerza del agarre y la resistencia del metal, pero esto es una explicación teórica sin documentación técnica definitiva.

5. Las tapas de rosca de aluminio "Stelvin" para vino y su historia

En el mundo del vino, apareció otra innovación: la tapa de rosca de aluminio llamada "Stelvin". Se dice que fue desarrollada en 1964 por Peter Wall de Australia y la empresa LBM de Francia [7]. Está compuesta por una tapa de aluminio, un forro de plástico y una falda larga que imita el papel metálico tradicional.

La aceptación creció cuando, en el año 2000, productores de la región de Clare Valley en Australia usaron estas tapas para vinos Riesling de alta calidad. Un estudio del Instituto Australiano del Vino al año siguiente mostró resultados superiores al corcho en muchos aspectos [7]. Es importante recordar que esta información proviene de un fabricante de aluminio, por lo que puede tener un sesgo favorable hacia su propio producto.

Si comparamos fechas, la tapa de corona se inventó en 1892 y la Stelvin en 1964; pasaron 72 años entre ambas innovaciones [7]. Pero, ¿qué está cambiando hoy en día con las tapas de plástico?

6. Tapas más ligeras y reciclaje de tapa a tapa

En septiembre de 2016, Suntory Beverage & Food International anunció que redujo el peso de una tapa de PE de 2.05 g a 1.85 g, una disminución del 10% aproximadamente [8]. Además, usaron un 30% de polietileno de origen vegetal.

La empresa estima que, para botellas de 550 ml, esto reduce el uso de petróleo en un 35% y las emisiones de CO2 en un 27%. Debemos notar que estas cifras son estimaciones propias de la compañía y dependen de las condiciones específicas de comparación [8].

Otra tendencia es reciclar una tapa para crear otra nueva, conocido como "tapa a tapa". Asahi Group Japan, Sojitz Planet y Nippon Closure realizaron pruebas técnicas conjuntas, presentándolo como el primer esfuerzo de este tipo en la industria de bebidas [9]. Hacer tapas más ligeras, usar materiales vegetales o reciclarlas son formas de reducir el desperdicio.

7. Experimento en casa: comprueba si flota la tapa de tu botella

Puedes comprobar esto tú mismo. Llena un bol con agua y coloca la tapa limpia de una botella de plástico. Observa cómo flota. Luego, volvéla del revés o llénala ligeramente de agua para ver si cambia su flotación.

Si quieres probar con el cuerpo de la botella, pide a un adulto que te ayude a cortar un trozo pequeño y ten cuidado con los bordes cortantes.

Si tienes una tapa de corona (de vidrio), cuenta las arrugas laterales. Se suele afirmar que tienen 21 pliegues [3]. Para profundizar, puedes buscar materiales educativos sobre la densidad del plástico, donde suelen incluir tablas y pasos experimentales seguros.

Recuerda: en este experimento, las etiquetas de poliestireno deberían hundirse, y solo las tapas (de PE o PP) deberían flotar claramente [1].

Fuentes

  1. Asociación para el Reciclaje de Plásticos, "Experimento de distinción por densidad de plásticos (guía para docentes)" https://www.pwmi.jp/websys/wp-content/themes/pwmi/assets/pdf/teacher/chu3_mitudo_teacher.pdf (Explica materiales, densidades, flotación y separación en fábricas.)
  2. NOAA Programa de Debris Marino, "Tapas de botellas de plástico" https://marinedebris.noaa.gov/plastic-bottle-caps (Ejemplo estadounidense sobre el material PP de las tapas.)
  3. Wikipedia japonés, "Tapa de corona (tapón)" https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%8E%8B%E5%86%A0_(%E6%A0%93) (Historia del invento, número de arrugas y estructura en Japón.)
  4. Wikipedia inglés, "Crown cork" https://en.wikipedia.org/wiki/Crown_cork (Patentes originales y uso de forro de corcho.)
  5. Engines of Our Ingenuity (Universidad de Houston), Episodio 3366 https://engines.egr.uh.edu/episode/3366 (Mención sobre las primeras tapas con 24 arrugas.)
  6. Fabricante japonés NCC, Folleto técnico https://www.ncc-caps.co.jp/wp-content/uploads/2017/08/1752216881.pdf (Material y rendimiento de las tapas de corona.)
  7. Constellium, "Un brindis a las tapas de rosca de aluminio" https://www.constellium.com/news/a-toast-to-aluminium-screwcaps (Desarrollo y adopción de Stelvin; nota: artículo de fabricante.)
  8. Suntory Beverage & Food International, Nota de prensa https://kyodonewsprwire.jp/release/201609294820 (Datos sobre reducción de peso y uso de material vegetal.)
  9. Impress Watch, Noticias https://www.watch.impress.co.jp/docs/news/1469984.html (Pruebas técnicas del reciclaje "tapa a tapa".)