Producción de bioplásticos en el ámbito de la economía circular: aplicación al sector agrícola (BIOPLAST)

• España. Estos plásticos, hoy en día en su mayor parte fabricados a partir de recursos no-renovables (petróleo), generando problemas en fin de vida, con vías de tratamiento restrictivas y poco utilizadas. BIOPLAST tiene como objetivo desarrollar productos a partir de recursos renovables (principalmente residuos agrícolas) y desarrollar nuevas vías de valorización y de tratamiento de estos bioplásticos (metanización, compostaje) con un retorno al suelo de las biomasas residuales (digestato, compost). Se trata de crear una vía real de Economía Circular territorial que crea valor para el sector agrícola y agroalimentario en los territorios transfronterizos.

  Para conseguir este objetivo BIOPLAST se basa en la sinergia de competencias en investigación e innovación al nivel transfronterizo para, por una parte, implantar una vía innovante y sostenible de producción de bioplásticos en el territorio POCTEFA y por otra parte proponer soluciones locales de valorización en circuitos cortos de los bioplásticos usados en agricultura.

  Debido a la colaboración transfronteriza, los resultados y procesos obtenidos en el proyecto mismo seran validados y comparados en sistemas agrícolas variados y luego extendidos al Territorio Europeo.

Materiales compuestos de poliacido lactico reforzados con fibras y nanofibras celulosicas para un desarrollo sostenible (greencomp)

• El presente Proyecto se centra en el desarrollo de materiales compuestos considerados “verdes”, green composites, basados en matrices y refuerzos de origen natural, con el objetivo de ofrecer una alternativa sostenible al uso de composites convencionales en el sector del automóvil y el embalaje. Los refuerzos utilizados tendrán como eje común las fibras celulósicas, concebidas tanto a escala micrométrica como nanométrica. Concretamente, se pretenden fabricar sistemas reforzados, cuya matriz polimérica sea poli(ácido láctico), cuyo monómero precursor se obtiene a partir de procesos fermentativos de recursos naturales, como el maíz y la caña de azúcar, y con importantes incrementos productivos a medio-largo plazo. La limitada compatibilidad química al nivel de la interface fibra-matriz se solventara mediante la incorporación de agentes de acoplamiento obtenidos a partir de la modificación química de cada una de las matrices poliméricas utilizadas mediante incorporación de anhídrido maleico, y otras funcionalidades reactivas, siguiendo un proceso químico radicalario.

  Los compuestos y materiales obtenidos, tanto a escala micro (green composites), como a escala nanométrica (green nanocomposites), serán caracterizados para determinar contenidos óptimos tanto de agente de acoplamiento como de refuerzo para mejorar sus propiedades mecánicas, así como de barrera frente a la permeación a gases.

  Las formulaciones compuestas servirán de modelo de simulación de piezas tridimensionales existentes en el sector automovilístico y del embalaje, con el fin de determinar su viabilidad técnica. Para ello se utilizarán técnicas de procesado de polímeros tales como inyección, extrusión-calandrado y prototipado 3D.

  Finalmente se analizara el ciclo de vida de los materiales diseñados para determinar su viabilidad medioambiental. Para ello se estudiara, según un proceso from cradle to gate, la comparativa entre el proceso de producción y consumo de materiales compuestos convencionales, como por ejemplo los basados en PP reforzados con fibra de vidrio, y los materiales diseñados en este proyecto. Este estudio también vislumbrara la aplicabilidad de los materiales reforzados con nanofibras de celulosa (NFC) comparados con los reforzados con fibras celulósicas convencionales (escala micrométrica).

  La base del Proyecto es aprovechar las características únicas de la celulosa (en su forma de fibras de celulosa a escala micrométrica y de nanocelulosas) como son su flexibilidad, resistencia, biodegradabilidad y/o procedencia de fuentes renovables, siendo estas últimas también atribuidas a la matriz termoplástica utilizada. Así, el resultado final pretende focalizarse en obtener un material compuesto, totalmente renovable y sostenible, que tenga, por un lado, una buena compatibilidad a nivel superficial y una mayor tolerancia por el medio ambiente. Es por ello que el Proyecto de investigación se enmarca dentro de los Retos de la Sociedad definidos en el Plan Nacional I+D+i 2013-2016: eficacia en la utilización de recursos y materias primas. Por otra parte el objetivo del proyecto también se contempla dentro de la Estrategia Española de Bioeconomía: Horizonte 2030 del Ministerio de Economía y Competitividad.

Producción sostenible de nanocelulosas para su aplicación en diferentes sectores y procesos industriales (NANOPROSOST)

• Las nanocelulosas (NC) proceden de fuentes sostenibles, tienen una superficie específica muy elevada, propiedades mecánicas excepcionales y pueden formar nanopelículas impermeables a gases (aportan propiedades barrera). Las NC pueden ser clave en la mejora de productos y procesos y en el desarrollo de innovaciones. El potencial global de mercado para las NC en el año 2025 se situará entre 10.500 y 450.000 t/año según las estimaciones más recientes.

  Estas previsiones contrastan con los datos actuales de producción y demanda. Por el momento, hay muy pocas empresas que produzcan o empleen NC a escala industrial. Esta situación se debe principalmente al elevado coste de las NC, cuya producción implica un alto consumo de energía y de productos químicos. Por otro lado, las aplicaciones que podrían asumir su elevado coste no están suficientemente desarrolladas y faltan conocimientos para su aplicación industrial. El presente proyecto facilitará la implantación del empleo de NC abordando de forma bien diferenciada su producción sostenible y el desarrollo de sus aplicaciones industriales. Con esta iniciativa se espera conseguir la masa crítica necesaria para situar la investigación española a la cabeza en esta área a nivel europeo y allanar el camino de la implementación industrial de estos materiales.

  El proyecto incide en las siguientes áreas temáticas:

  Producción: En esta área se abordará el estudio de las materias primas incluyendo fuentes alternativas, como fibras recicladas y residuos agroforestales, y el aprovechamiento de corrientes de proceso para la producción de NC. En este bloque se estudiarán asimismo nuevos enfoques para la caracterización de las mismas.

  Mejoras del proceso de producción: Esta mejora estará enfocada a reducir los costes e impacto ambiental de la producción de NC fibrilada (CNF). Se estudiará la recuperación del medio de reacción, la inmovilización del catalizador TEMPO o el desarrollo de nuevas estrategias de producción basadas en la aplicación de otros pretratamientos oxidativos.

  Aplicación de CNF en la industria papelera: Mejora de las propiedades y reciclabilidad de papeles de embalaje con CNF, el empleo de CNF catiónicas como agente de retención y drenaje biodegradable y el desarrollo de papeles indicadores de la presencia de oxígeno.

  Tratamiento de aguas: Se estudiará el uso de CNF y NC hilachadas para la eliminación de tintas flexográficas de aguas de destintado de papel y de plásticos reciclados por floculación. Se estudiará también la capacidad de estos productos modificados para la eliminación de aceites, metales pesados y contaminantes inorgánicos de aguas residuales.

  Aplicaciones biomédicas: Se estudiará el empleo de aerogeles de CNF en hemodiálisis, y para la producción de gasas quirúrgicas, radiopacas y altamente absorbentes, y de apósitos especiales capaces de dosificar medicamentos. Asimismo, se estudiará el desarrollo de dispositivos producidos a partir de nanofibras por electrospinning y celulosa bacteriana.

  Aplicación de NC en impresión 3D: Se abordará el empleo de nanocristales de celulosa para reforzar hormigones imprimibles en 3D, la impresión de plásticos sostenibles y la impresión directa de CNF para la fabricación de apósitos complementado el bloque anterior.

  Atlas de CNF: Se elaborará un atlas de nanofibras en el que se exponga de forma clara y concisa las propiedades necesarias de las CNF para su uso en aplicaciones concretas.

Aplicación del tallo de maíz (Zea Mays L.) y de la paja de cáñamo industrial (Cannabis sativa L.) como materias primas renovables para la obtención de productos de alto valor: materiales compuestos

Proceso sostenible de obtención de pastas celulósicas a partir de residuos agrícolas procedentes de la poda de cítricos y de tallos de colza

Soluciones nanotecnológicas para la fabricación de papeles gráficos y especiales de alta calidad a partir de papel recuperado