Desarrollan resinas y fibras de origen biológico para producir piezas reciclables, reprocesables y reparables

Tras tres años y medio de investigación, ha concluido el proyecto europeo Ecoxy, cuyo objetivo era desarrollar materiales termoestables y sostenibles compuestos por resina de origen vegetal y refuerzos de fibra de lino o PLA biobasado, con tres ventajas competitivas: ser reparables, reprocesables y reciclables (‘3R’). La iniciativa, en la que han participado doce socios de ocho países, ha contado con un presupuesto de 4,85 millones de euros, aportados en su totalidad por la Unión Europea.

Gracias a la innovadora composición de estos materiales, las piezas resultantes podrán ser recuperadas al final de su vida útil, siendo casi ilimitado el ciclo de aprovechamiento de los recursos y materiales. Por otro lado, los materiales compuestos curados (mediante una reacción química que transforma el líquido en sólido) permiten asimismo su reprocesamiento. Es decir, modificarse morfológicamente para volver a crear una nueva pieza. Una de las funcionalidades es su reparabilidad, porque, al aplicarse calor y presión, las microgrietas o daños desaparecen.

Hasta ahora, el proyecto ECOXY ha logrado fabricar respaldos para el asiento trasero de un coche y perfiles de ventanas con este material, cuyas propiedades mecánicas han sido validadas por compañías del sector de la automoción y la construcción. Los sistemas de resina epoxy comunes, aplicados en aeronáutica y eólica, no son reprocesables. Por eso, el hito del proyecto ECOXY ha sido hacer reaccionar la resina con endurecedores, obteniendo matrices termoestables reprocesables. Así, se ha logrado desarrollar estas funcionalidades avanzadas empleando procesos químicos de vanguardia, gracias a los trabajos previos de CIDETEC, coordinador del proyecto.

Las piezas fabricadas en el proyecto se han obtenido mediante dos tipos de procesos. El perfil de ventana para la construcción de edificios se ha llevado a cabo mediante la técnica de pultrusión, que consiste en introducir los hilos de fibra en un baño de resina, darles la forma deseada y desprendiendo toda la resina sobrante. Después, los filamentos se introducen en un molde atemperado y, en función de la velocidad, la temperatura del molde y el tiempo de resiliencia (tiempo que tarda el material en recorrer el molde), se obtiene el composite.

Por su parte, los respaldos para asientos traseros de vehículos se han fabricado mediante la técnica WCM (Wet Compression Moulding), proceso para producir composites en un molde cerrado en el que se colocan las telas o refuerzos en las cuales se ha vertido previamente la resina, y se aplica presión y temperatura para su curado. De esta manera, se asegura que la pieza final está completamente llena.

Ventajas competitivas para diversos sectores

Los plásticos y materiales compuestos logrados en el proyecto son una alternativa real para múltiples sectores industriales. Sus ventajas en cuanto a diseño, facilidad de montaje, y mantenimiento plantean nuevos horizontes en términos de sostenibilidad y competitividad industrial. Dentro del sector de la construcción, estos nuevos materiales cuentan con un amplio abanico de aplicaciones; entre ellas destacan los aditivos que otorgan propiedades ignífugas a distintos elementos y que optimizan la temperatura interna de los edificios, manteniendo un calor homogéneo.

Asimismo, los materiales obtenidos por ECOXY presentan ventajas competitivas para todos los sectores relacionados con la movilidad (automoción, aeronáutica), las energías renovables (parques eólicos) e infraestructuras marítimas, donde las condiciones ambientales son muy agresivas para otros materiales como los metales y en las que los composites son una posible alternativa.

Centros de investigación, empresas y universidades en la cadena de valor

El proyecto ECOXY ha contado con un presupuesto de 4,85 millones de euros, aportados en su totalidad por la Comisión Europea, a través del consorcio Biobased Industries Joint Undertaking (BBI JU). Se trata de un proyecto de investigación, enmarcado en el programa multianual de investigación e innovación de la Unión Europea Horizonte 2020, que comenzó el 1 de junio de 2017 y que ha reunido a 12 socios de España, Alemania, Francia, Bélgica, Dinamarca, Países Bajos, Italia y Polonia, cinco de ellos centros de investigación, una universidad y otras seis empresas.

La tecnología 3R, ideada por el coordinador del proyecto CIDETEC, ha sido validada por diferentes instituciones que han colaborado a lo largo de toda la cadena de valor. Specific Polymers y CNRS han sido las encargadas de seleccionar la fuente de origen vegetal de la que obtener las mejores resinas epoxy y de escalar este proceso de síntesis. Por otro lado, Weverij Flipts & Dobbels ha trabajado en la mejora del tejido de fibras de lino; Centexbel, en el desarrollo de telas de PLA (material termoplástico que permite personalizar las funcionalidades de los refuerzos utilizados en cada pieza); y Avantium, en el uso de huminas como aditivo de las fibras de PLA.

Con todos los componentes del composite correctamente diseñados, el centro tecnológico alemán Fraunhofer ICT y el español AIMPLAS, Instituto Tecnológico del Plástico, han generado a escala piloto demostradores de material compuesto para el sector de la automoción y de la construcción, respectivamente. Las validaciones de los demostradores generados por Fraunhofer ICT y AIMPLAS han sido realizadas por Centro Ricerche Fiat, para automoción, y por Bergamo Technology, para construcción.

Finalmente, desde ECRT se ha optimizado el proceso de molido de los composites de ambos sectores y su posterior cribado para asegurar una buena selectividad de los materiales, mientras que Aitiip ha demostrado la viabilidad de las ‘3R’ en el composite (matriz mezclada con refuerzo) a escala piloto.