I + D / Nuevos Materiales y Sostenibilidad. Revalorización de residuos, no tejidos y composites
IMCO2FUN: Incorporación de aditivos funcionales mediante impregnación con CO2 supercrítico en materiales textiles y de uso alimentario. Año II
Fecha: 2012
*Proyecto en colaboración con AINIA.
1. Motivaciones por las que se realiza el proyecto (Razones del estudio).
Actualmente existe una creciente conciencia medioambiental que conlleva a la búsqueda de procesos que originen el mínimo impacto ambiental. Además, el mercado textil se está convirtiendo en un mercado cada vez más exigente y competitivo, que atraviesa momentos delicados debido a la competencia de terceros países, y pide una especialización de productos para hacer frente a esta fuerte competencia.
La importancia de este proyecto radica en el servicio que puede prestar a las empresas de los sectores textil y de alimentación, promocionando e incentivando la implantación de un nuevo proceso de impregnación limpio y respetuoso con el medio ambiente como es la tecnología de fluidos supercríticos.
En el sector alimentario, una parte de los productos ven deteriorada la calidad y seguridad durante las etapas de transporte, procesado y/o almacenaje como consecuencia del impacto de reacciones oxidativas o de la proliferación de microorganismos indeseables sobre la vida útil de alimentos perecederos. Entre otras vías, se ha apuntado hacia técnicas de impregnación para resolver este problema, pero la mayoría de ellas utilizan disolventes orgánicos tóxicos, contaminantes y con dificultades en la seguridad del medioambiente y las personas (Duarte et al, 2005). Las técnicas de impregnación de textiles pueden utilizar también disolventes orgánicos o medios acuosos, con el consiguiente gran consumo de agua y el impacto ambiental asociado en las etapas de post-procesado tras la impregnación.
Una de las alternativas tecnológicas de impregnación de materiales que están motivando más interés para evitar estos problemas se basa en la tecnología de fluidos supercríticos (FSC), cuyas posibilidades de aplicación industrial son bien conocidas para los procesos extractivos y algunos reactivos. La aplicación de la tecnología de FSC en procesos de impregnación es una opción tecnológica mínimamente explorada en comparación con la extracción de alta eficiencia en medio supercrítico. Al igual que los procesos de extracción supercrítica, la impregnación con FSC´s presenta numerosas ventajas tecnológicas y medioambientales, entre ellas:
• Condiciones de proceso suaves (especialmente importante en compuestos termolábiles).
• Producto impregnado libre de trazas de CO2 (no queda retenido en la matriz)
• Medio activo inocuo y totalmente recuperable.
• Mayor rendimiento del proceso: el CO2 supercrítico penetra mejor en el interior de la matriz, siendo nula la solubilidad de ésta en el fluido.
• Modulación del poder disolvente para ajustar la impregnación en función de diferentes productos.
• Eliminación del uso de disolventes acuosos u orgánicos y no produce efluentes que deban tratarse posteriormente, con la consiguiente ventaja medioambiental.
Un fluido supercrítico es cualquier sustancia que se encuentre en condiciones de presión y temperatura superiores a su punto crítico. Los estados de agregación de la materia que se conocen actualmente son cinco: sólido, líquido, gas, plasma y condensado de Bose-Einstein. Pues bien, un fluido supercrítico es un casi estado con propiedades intermedias entre líquidos y gases.
Los FSC’s son fluidos en condiciones de presión y temperatura por encima de las críticas, los cuales poseen algunas de las propiedades de los gases y de los líquidos, lo que les hace muy apropiados para su uso tanto en aplicaciones extractivas como no extractivas. En los últimos años, la tecnología de FSC’s ha experimentado un desarrollo notable, no sólo en procesos extractivos sino en otras de sus aplicaciones más novedosas y recientes, todas ellas relacionadas con la impregnación de superficies o la síntesis de sistemas de microencapsulación.
2. Objetivos.
La Iniciativa IMCO2FUN tiene por objetivo principal el desarrollo de un proceso de impregnación de materiales poliméricos en medio supercrítico. Se pretende utilizar la tecnología de FSC con el objeto de funcionalizar una selección de matrices poliméricas de uso frecuente (PET,PE, PP, PA y/o celulosa) mediante la fijación o deposición superficial de principios naturales con bioactividad. Este proyecto se plantea aprovechando las sinergias tecnológicas de los dos participantes: AINIA, en cuanto a la tecnología de fluidos supercríticos y al ámbito alimentario y AITEX, en cuanto al sector textil.
3. Resultados obtenidos.
Durante la primera anualidad de la presente iniciativa, se avanzó en el área de la funcionalización de diferentes matrices poliméricas mediante monómeros fotopolimerizables, de modo que se modificó de forma efectiva la energía superficial ofrecida por dichas matrices. De este modo, se ha obtenido el conocimiento necesario acerca de la tecnología de fotopolimerización, que ha llevado a la extrapolación de esta tecnología desde el sector del plástico al sector textil, mediante el estudio de diferentes materiales y procesos que han intervenido.
Así mismo se ha realizado una exhaustiva revisión bibliográfica acerca de las sustancias biocidas dentro de los sectores textil y alimentario, susceptibles de ser aplicadas en el marco de la presente iniciativa.
Durante la segunda anualidad se ha continuado con las tareas de investigación y desarrollo conducentes a la consecución de los objetivos planteados al inicio del proyecto tales como:
- Ampliación del estudio de las tecnologías que se utilizan en este proyecto mediante la realización de un Estudio del Estado del Arte. En este sentido se seguirá trabajando durante todo el tiempo que dure la iniciativa.
- Desarrollo de prototipos basados en materiales de carácter técnico, y/o de elevado valor añadido, para su funcionalización mediante diferentes tecnologías y su posterior impregnación con biocidas mediante tecnología de fluidos supercríticos. Así, se ha ampliado el número de matrices de carácter textil funcionalizadas mediante fotopolimerización, haciéndolo sobre matrices textiles de carácter técnico, tipo aramida. De este modo se prevé no sólo conseguir materiales con capacidad biocida sobre materiales definidos como commodities, sino que se amplía esta búsqueda de funcionalización biocida sobre materiales que puedan ser utilizados en usuarios con necesidades de protección adicional, como pueden ser el cuerpo de bomberos, soldados, etc.
- Producción de los biocidas naturales aplicables a procesos sostenibles, seleccionados durante la primera anualidad. Así mismo, se han seleccionado una serie de biocidas comercializados a modo de materiales ya consolidados sobre los que se pueda comparar los resultados obtenidos en la obtención de materiales biocidas mediante métodos GRAS.
- Mediante la iniciativa del proyecto IMCO2FUN, se ha logrado una interesante cooperación entre los dos organismos participantes en la misma (AINIA y AITEX), de forma que se ha logrado potenciar las sinergias detectadas previamente. Se prevé que esta cooperación se vea incrementada durante el tiempo que resta de ejecución del proyecto.
- Soporte tecnológico a empresas de sectores estratégicos y/o con problemas estructurales, principalmente en el contexto de sectores textil o alimentarios, mediante la divulgación y/o transferencia de los resultados del proyecto.
- Apalancamiento tecnológico y estratégico de las capacidades de ambos centros respecto a sus competidores directos en el ámbito nacional e internacional.
Expediente: IMDECA/2012/79
