I + D / Nanotecnología aplicada a materiales textiles. Desarrollo de fibras, hilatura y tejeduría
BIOREX – OBTENCIÓN DE HILOS A PARTIR DE PET RECICLADO QUÍMICAMENTE Y POLÍMEROS FUNCIONALIZADOS MEDIANTE EXTRUSIÓN REACTIVA
Fecha: 2020
MOTIVACIONES
A lo largo de las últimas décadas, el impacto medioambiental causado por los polímeros sintéticos, así como la incertidumbre de los precios del crudo y el agotamiento de las fuentes fósiles, ha creado una gran preocupación en la sociedad y, en especial, en la comunidad científica.
A finales de 2015, se estimó que se habían producido alrededor de 8.300 millones de toneladas de petróleo virgen, las cuales fueron destinadas a la fabricación de polímeros, resinas, fibras y aditivos para diferentes sectores de la industria. Por otra parte, se estimó que se han producido 6.300 millones de toneladas de desechos plásticos, de los cuales el 12% fue incinerado, el 9% reciclado y el 79% recolectado en vertederos o en el entorno natural (Figura 1)(Geyer et al., 2017). Además, de acuerdo con las tendencias actuales de producción y gestión de residuos, se espera que aproximadamente 20.000 millones de residuos de polímeros no biodegradables acabarán en vertederos para 2050, llevando consigo los problemas medioambientales asociados a esta práctica (Rabnawaz et al.,2017).
Con el objetivo de abordar el problema de la contaminación ambiental y, basándonos en los principios de la economía circular , el proyecto plantea dos estrategias:
- Emplear polímeros de origen natural somo sustitutos de los polímeros sintéticos tradicionales.
- Reciclado químico de los productos al final de su vida útil para la obtención de polímeros vírgenes a partir de residuos.
OBJETIVOS
El objetivo principal es obtener hilos sostenibles y funcionales, mediante procesos de hilatura mono y multifilamento, a partir de matrices poliméricas basadas en:
- Polímeros biodegradables modificados químicamente por extrusión reactiva para la incorporación de moléculas funcionales y/o nanopartículas en su estructura que mejoren sus propiedades mecánicas, térmicas y funcionales. Entre los principales polímeros biodegradables estudiados, destacan el ácido poliláctico (PLA), el ácido polihidroxibutírico (PHB) y el succinato de polibutileno (PBS), así como sus mezclas.
- Poliéster (PET) reciclado químicamente a partir de residuos textiles.
De acuerdo con los objetivos descritos, la Figura 2 muestra el esquema general del proyecto:
Figura 1. Esquema general del proyecto BIOREX.
RESULTADOS OBTENIDOS
A lo largo de este proyecto, se han obtenido importantes avances que permiten reducir los problemas medioambientales generados por la acumulación de residuos textiles. Para las dos estrategias propuestas, los resultados más destacados son:
1. Uso de polímeros biodegradables somo sustitutos de los polímeros sintéticos tradicionales:
- Hilo de PHB, a partir de un proceso de hilatura multifilamento, con tenacidades cercanas a 1.0 gf/den (Figura 3a).
- Obtención de monofilamento de PHB cuyas propiedades mecánicas resultaron altamente competentes para su aplicación en el campo de los agrotextiles (Figura 3b).
- Obtención de cinta plana de PLA, mediante un proceso de hilatura monofilamento, con propiedades mecánicas e hidrofóbicas superiores al polímero virgen. Para ello, la matriz polimérica de PLA fue modificada químicamente a través de un proceso de extrusión reactiva, donde moléculas funcionales, tales como alcoxisilanos, fueron incorporadas covalentemente a la matriz polimérica, proporcionando propiedades mecánicas e hidrofóbicas de forma estable e irreversible.
2. Reciclado químico de residuos textiles:
El reciclado químico de residuos textiles basados en poliéster (PET) permite la obtención del polímero virgen, sin causar la pérdida de sus propiedades originales, a través de un proceso de depolimerización-polimerización. En este proceso químico, el polímero es dividido en sus unidades fundamentales (monómeros), las cuales sirven posteriormente como punto de partida para obtener, una vez más, el polímero virgen mediante su polimerización (Figura 4). Según el solvente empleado en la etapa de depolimerización, el proceso se denomina glicólisis (glicoles), hidrólisis (agua), metanólisis (metanol), aminólisis (aminas) o amonólisis (amoniaco)(Nickles et al., 2005). A lo largo del proyecto BIOREX, se ha estudiado la depolimerización mediante glicólisis, ya que se trata de una de las estrategias más desarrolladas en la bibliografía.
Figura 2. Representación esquemática del proceso de reciclado químico de poliéster (PET) mediante un proceso de depolimerización-polimerización.
Más concretamente, el proceso de reacción ha sido llevado a cabo en un reactor batch de 20 L, donde se ha obtenido el monómero del PET, bis(2-hydroxyethyl) terephthalate (BHET), con rendimientos similares a los de la bibliografía (Figura 5). El rendimiento del proceso ha sido estudiado en función del catalizador empleado, la pureza y composición de los residuos, así como el origen/uso de éstos (pre-consumo o post-consumo).
Este proyecto cuenta con el apoyo de la Conselleria d’Economia Sostenible, Sectors Productius, Comerç i Treball de la Generalitat Valenciana, a través del IVACE.
EXPEDIENTE: IMAMCI/2020/1
Para consultar los resultados detallados del proyecto haga click en el siguiente enlace:
INFORME DE RESULTADOS
MÁS INFORMACIÓN EN EL PLAN DE ACTUACIÓN
Información adicional
- Año: 2020
- Estado: Finalizado
- Entidad: IVACE
