Una apuesta para desarrollar resinas termoestables reversibles y facilitar el reciclaje de composites

El centro tecnológico Andaltec avanza en el proyecto europeo Estella, que pretende facilitar el reciclaje de composites como el material con el que se fabrican las palas de los aerogeneradores o gran parte de los componentes aeronáuticas, una vez que finaliza su vida útil. El proyecto permite aplicar las soluciones desde la fase de diseño y evita el uso de monómeros nocivos que se utilizan actualmente, como los bisfenoles.

El proyecto Estella, en el que participan 13 entidades de ocho países, aborda el reto de la sostenibilidad mediante el uso de una red de enlaces covalentes adaptables o CAN (Covalent Adaptable Networks). Los materiales con este tipo de enlaces son de naturaleza polimérica entrecruzada, con excelentes propiedades técnicas y mecánicas debido a su estructura después del proceso de curado (entrecruzamiento entre las cadenas del polímero), que no se reblandecen ni funden con el calor, con la diferencia de que incorporan una química covalente dinámica en la red polimérica, es decir, reversible. Así, cuando se aplica un estímulo concreto al material como, por ejemplo, calor, una frecuencia electromagnética o un cambio de pH, estos enlaces dinámicos se activan y pueden romperse o intercambiarse con otros grupos funcionales disponibles, lo que permite que la red polimérica cambie su topología. Esto introduce la posibilidad de remodelación, reprocesado y reciclado en materiales con base termoestable.

El consorcio del proyecto Estella está trabajando en el diseño de nuevas resinas epoxi y poliéster de base biológica con capacidades inherentes de reciclabilidad gracias a la introducción de una red de enlaces covalentes adaptables (CAN) en las estructuras originales. La CAN proporciona a las resinas termoestables la capacidad de responder a determinados estímulos que cambian el estado de su microestructura y, por tanto, la capacidad de ser reprocesada o repolimerizada (volver a los monómeros y fibras originales). Se aplicará una estrategia similar a las formulaciones epoxídicas de base fósil existentes. De este modo, el termoestable puede reprocesarse o repolimerizarse en nuevos productos y las fibras también pueden recuperarse. Además, se utilizarán fibras de origen renovable como refuerzo para fabricar compuestos termoestables. Este doble enfoque para abordar la cuestión de la sostenibilidad de los compuestos epoxídicos permitirá reciclar los diseños de materiales existentes, al tiempo que se aprovecha la introducción progresiva de formulaciones nuevas y más ecológicas que se espera que tengan una gran demanda en el mercado en los próximos años.

El objetivo es facilitar el reciclaje de materiales compuestos que se utilizan en palas de aerogeneradores y componentes aeronáuticos. Imagen: Pixabay.

Aunque el reto más difícil desde el punto de vista técnico tiene que ver con el material de la matriz, desde el punto de vista económico es importante recuperar también un componente valioso de un composite como es la fibra (especialmente las fibras de carbono). Así, la investigación abordará técnicas de reciclaje de cualquier naturaleza (química, biológica y mecánica) para garantizar que los materiales desarrollados durante el proyecto puedan separarse con éxito en sus componentes de forma segura y rentable, maximizando así los ingresos de las actividades de reciclaje.

El carácter innovador de la propuesta Estella reside en el hecho de que las soluciones que se están desarrollando se introducirán en el inicio mismo de la cadena de valor de los composites, es decir, en la fase de diseño. Las soluciones pueden adaptarse fácilmente a materiales compuestos de cualquier origen, ya sea fósil o de base biológica, garantizando así su utilidad para los materiales presentes y futuros disponibles en el mercado. Además, estos nuevos diseños de materiales evitarán el uso de monómeros nocivos que suelen introducirse en las resinas epoxi y poliéster convencionales, como los bisfenoles, por lo que al mismo tiempo se mitigarán los impactos no deseados sobre la salud humana y/o el medio ambiente.

Segunda reunión general del proyecto

Los investigadores de Andaltec María Dolores Ramírez y Francisco José Orriach han asistido a la segunda reunión general de grupo de este proyecto europeo, celebrada en el Instituto Nacional de Química de Ljubljana (Eslovenia). En este encuentro, se han puesto en común los avances realizados en el proyecto. Las entidades que participan en el proyecto Estrella están trabajando en el desarrollo de biocomposites termoestables reciclables, con una metodología que se basa en cuatro pasos principales: el desarrollo de matrices termoestables reciclables innovadoras, la obtención de fibras (continuas y discontinuas) con alta compatibilidad con las resinas desarrollada, el diseño y fabricación de composites, y el reciclaje de matrices y composites.

Este proyecto, financiado por la Comisión Europea, se enmarca dentro del programa Horizonte Europa, una de las convocatorias más competitivas y con mayor prestigio a nivel europeo, que impulsa exclusivamente proyectos de excelencia y con potencial impacto. Cuenta con un presupuesto cercano a los cinco millones de euros y pretende solucionar el problema medioambiental asociado a los composites basados en resinas termoestables reforzados con fibras, ya que, debido a su microestructura reticulada (entrecruzada), estos materiales compuestos no pueden reprocesarse y tienen una muy baja tasa de reciclabilidad, lo que significa que, tras su vida útil, la eliminación suele ser la única alternativa.