Patentes

Las universidades de Murcia (UMU) y Jaume I de Castellón (UJI), junto con el Centro Tecnológico del Mueble y la Madera de Yecla (CETEM), han desarrollado y patentado un nuevo procedimiento sostenible para la despolimerización de los desechos de espuma de poliuretano y su posterior reutilización industrial, siguiendo criterios de economía circular.

Se trata de un polímero muy recalcitrante, muy utilizado como aislante térmico y que se puede encontrar en multitud de productos consumo utilizados en nuestra vida cotidiana, tales como colchones, asientos, mobiliario, o esponjas de limpieza.

La producción de espuma de poliuretano en Europa es de varias decenas de millones de toneladas al año, y crece a un ritmo anual del 5 %. Sin embargo, la recuperación y reutilización de los desechos de espuma de poliuretano es muy escasa, siendo la diseminación en vertederos y la incineración los principales destinos de estos residuos, con el dramático impacto para el medio ambiente que ello supone. La recuperación y reutilización de los materiales utilizados para la síntesis de la espuma de poliuretano es una autentica necesidad medioambiental.

Los procedimientos de despolimerización del poliuretano se basan en la hidrólisis o glicólosis del polímero, con el fin de recuperar los polioles inicialmente utilizados como materiales de partida, y que puedan volver a ser reutilizados para la preparación de nuevas espumas de poliuretano. No obstante, los métodos actuales son lentos y poco selectivos, ya que ocurren a temperaturas extremas, lo que genera unos polioles reciclados ennegrecidos de menor aceptabilidad comercial.

En este contexto, UMU, UJI y el CETEM han desarrollado y patentado un nuevo método sostenible, rápido y en condiciones suaves de reacción, que permite la despolimerización selectiva del poliuretano, liberando los polioles originalmente utilizados para su síntesis, que quedan listos para su directa reutilización en la producción de nueva espuma de poliuretano, promoviéndose así las ventajas económicas y medioambientales propias de la economía circular.

“El procedimiento ideado presenta la ventaja de ser más rápido y eficiente respecto a otras alternativas existentes, ya que permite trabajar a temperaturas bajas y por lo tanto, con un menor consumo energético, al tiempo que evita el uso de disolventes orgánicos y otras sustancias más contaminantes”, señala el profesor de la UMU Pedro Lozano, uno de los inventores y principales responsables de esta innovadora propuesta.

“El resultado final es un poliol de color blanco como el original, que puede ser directamente empleado en la obtención de nueva espuma de poliuretano. Esto se consigue gracias a que nuestro método se lleva a cabo a temperaturas inferiores a los 100 ºC, y al empleo, como medio de reacción química, de unos compuestos llamados líquidos iónicos, que son estables en el tiempo y totalmente recuperables y reutilizables. El poliol reciclado obtenido, no requiere ser sometido a una etapa posterior de purificación para su reutilización en la síntesis de un nuevo poliuretano”, añade Lozano.

Los líquidos iónicos cobran una especial relevancia en el marco de esta invención, ya que es el compuesto mayoritario del medio de reacción donde se produce la despolimerización de los residuos, tratándose de sustancias químicas formadas exclusivamente por iones y que presentan un punto de fusión inferior a 100ºC. Entre sus propiedades fisicoquímicas destaca su volatilidad prácticamente nula, lo que los convierte en una alternativa no contaminante y reutilizable frente a los disolventes orgánicos volátiles. El medio de reacción de la patente se completa con un catalizador básico y un agente nucleófilo, como puede ser el agua, u otro poliol.

El método patentado permite tiempos de reacción por debajo de las 10 h., lo que sumado a la posibilidad de trabajar a bajas temperaturas simplifica los sistemas operacionales, y facilita el control y la seguridad del proceso.

Los centros de investigación se encuentran actualmente en proceso de transferencia de la tecnología, identificando y contactado con empresas interesadas en la explotación comercial de la misma mediante su licencia de uso, lo que les supondrá importantes ventajas competitivas y de sostenibilidad, mientras que a las entidades les permitirá conseguir que sus resultados de investigación tengan aplicaciones en el mundo real con el correspondiente retorno económico y social.

Pie de foto: Investigadores de la UMU y UJI que han participado en el proyecto que ha dado lugar a la patente.

Investigadores de la Universidad de Murcia junto con la empresa murciana NTE - Ecología y Nuevas Tecnologías, S.L. - han diseñado un nuevo concepto de luminaria, capaz de reemplazar las bombillas tradicionales en espacios públicos y en el interior de edificios y con capacidad de captar dióxido de carbono y liberar oxígeno a la atmósfera. 

En concreto la solución ideada consiste en unos nuevos biorreactores transparentes donde se hacen crecer microalgas, aprovechando la fotosíntesis que estas llevan a cabo, al tiempo que absorben CO2 y producen energía. Se trata de un sistema autónomo que funciona con energía solar que contribuirá a disminuir la contaminación en las ciudades.

“Estos biorreactores son una especie de tubos donde se hacen crecer las algas que, a través de la reacción natural, realizan la fotosíntesis, generando luminosidad, alimentadas por el CO2 del ambiente exterior”, señala la profesora Marina Aboal, del grupo de investigación ‘Biología y Ecología de Algas’ de la UMU que participa en este proyecto.

Junto al grupo de la profesora Aboal han participado en el proyecto investigadores del área de ingeniería química, más concretamente del grupo de investigación ‘Green Chemical Process Engineering’, a través del profesor Joaquín Quesada. Estos investigadores han diseñado y desarrollado de manera conjunta los biorreactores más adecuados para el crecimiento de las microalgas autóctonas, en este caso aisladas de diferentes puntos de la Región de Murcia, y de aclimatarlas a las condiciones de crecimiento previsibles en ciudades de climas cálidos y fríos, y que además requiriesen de un mantenimiento lo más bajo posible.

En concreto la profesora Aboal ha sido la encargada de seleccionar y aclimatar las especies de algas autóctonas más idóneas conforme a los requisitos mencionados, además de llevar a cabo el escalado de los cultivos y aportar mejoras sobre el diseño de los biorreactores para un mejor crecimiento de los linajes seleccionados. También ha sido la responsable de realizar los análisis de composición de las algas para comprobar el porcentaje de fijación de carbono.

Por su parte, el equipo del profesor Quesada ha sido el encargado de diseñar técnica y funcionalmente, junto con la empresa, diferentes luminarias y verificar su comportamiento en cámaras bioclimáticas en condiciones extremas de calor y frío.

Los investigadores participantes coinciden en que “uno de los valores añadidos del proyecto es que la biomasa de algas que se produce durante el proceso se puede utilizar en distintas aplicaciones, por ejemplo, como alimento para peces de acuario o abono para plantas, lo cual redunda en la sostenibilidad de la propuesta y puede suponer un ingreso económico alternativo”.

Tras la realización de los trabajos de I+D previstos en el proyecto, se ha conseguido diseñar nuevas luminarias ecológicas, y estéticamente muy bonitas, logrando que las microalgas de los biorreactores tengan un comportamiento biológico adecuado con escasa necesidad de mantenimiento y capaces de soportar condiciones climáticas extremas, haciéndolas aptas para ser instaladas en cualquier punto geográfico del planeta.

Su colocación en espacios exteriores y zonas comunes se presenta como complemento al arbolado que contribuirá a reducir el gasto eléctrico y a amortiguar el impacto ambiental de las ciudades logrando una huella de carbono negativa, es decir, al final de su vida útil estos dispositivos habrán eliminado centenares de toneladas de CO2, más de la que se hayan generado durante su fabricación y mantenimiento a lo largo de los años.

Una vez validado la funcionalidad de estas nuevas luminarias con biorreactor integrado, la empresa está ultimando los preparativos para su lanzamiento comercial a primeros del año 2024. El nombre comercial que se le ha dado por parte de la empresa es ‘Biopole’.

Esta colaboración se enmarca en el proyecto titulado ‘dispositivo autónomo de captación de dióxido de carbono y liberación de oxígeno, integrado en luminarias para uso en exteriores e interiores’ financiado por el CDTI.

Pie de foto: Recreación de la versión final del dispositivo 'Biopole'. NTE-UMU