Cómo el diseño modular favorece el paso a los compuestos de origen biológico
Los bioplásticos han surgido como firmes aspirantes a sustituir a los materiales derivados del petróleo en una amplia gama de sectores. Pero cambiar uno por otro no es sencillo: sus propiedades físicas y termoquímicas difieren, y una sustitución directa puede quedarse corta en el uso real. Por eso, el proyecto BIO-UPTAKE(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, sigue una vía distinta, basada en la modularidad y la combinación estratégica de componentes de origen biológico. Los 14 socios(se abrirá en una nueva ventana) del proyecto se propuso impulsar la adopción de compuestos de origen biológico en un 39 %. Tras tres años de investigación y pruebas industriales, el proyecto ha proporcionado procesos de fabricación adaptables y productos de demostración para aplicaciones de construcción, médicas y de envasado. La coordinadora del proyecto, Leyre Hernández, explica la idea central: «BIO-UPTAKE introduce un concepto modular en que los compuestos de origen biológico se transforman en formatos intermedios —láminas orgánicas, cintas y granulados— que pueden combinarse de múltiples maneras. Este planteamiento permite prefabricar componentes ligeros y de alto rendimiento con menos residuos de material y ciclos de producción más cortos». Aplicando esta modularidad, los fabricantes también pueden adaptar las propiedades a necesidades específicas manteniendo la flexibilidad del diseño.
Rutas de fabricación flexibles
La combinación de diferentes formatos intermedios de BIO-UPTAKE mejoró las propiedades mecánicas, la durabilidad y la procesabilidad. «La unión de dos materiales puede amplificar los puntos fuertes de cada uno. Por ejemplo, las láminas orgánicas añaden rigidez, las cintas refuerzan las zonas críticas y los granulados soportan formas complejas y piezas grandes», explica Hernández. Esos formatos son la base de tres métodos de fabricación que el proyecto ha desarrollado. El primero es el proceso de compuestos termoestables, que utiliza resinas reversibles y bolsas de vacío —que eliminan el aire para una mejor consolidación— a fin de producir paneles resistentes y ligeros. «Estos paneles se fabrican utilizando preimpregnados con fibras de lino, que mejoran la sostenibilidad y ofrecen excelentes propiedades mecánicas», afirma. El segundo es un proceso termoplástico altamente personalizado que utiliza cintas y granulados autorreforzados. Permite producir formas y propiedades a medida para lotes pequeños, ideales para aplicaciones médicas. Por último, el proceso de termoplásticos de gran volumen de una sola pasada combina el preformado y el moldeo por inyección en una sola operación. Eso acelera la producción de piezas grandes, como las tapas de los contenedores, a la vez que reduce el consumo de energía y el peso del producto. También incorpora adhesivos reversibles para mejorar la reciclabilidad y el potencial de desmontaje. «Los tres procesos integran la supervisión en tiempo real y la simulación digital para garantizar la calidad y la eficiencia», destaca el coordinador del proyecto.
Productos piloto con potencial real
Para validar los métodos de fabricación, BIO-UPTAKE fabricó tres productos piloto diferentes. En el sector de la construcción, desarrolló paneles para techos de baños ligeros y rígidos que simplifican la instalación y el reciclaje al final de su vida útil. En el ámbito médico, mejoró la ergonomía, comodidad y sostenibilidad de las plantillas para pies fabricadas mediante el proceso de termoplásticos personalizados. Y en envases, fabricó tapas de contenedores ligeras y reciclables que reducen la dependencia de los plásticos de origen fósil. «Los demostradores pusieron de manifiesto que los compuestos de origen biológico pueden cumplir los requisitos técnicos y medioambientales de diversos sectores», afirma Hernández. Desde el principio del proyecto, la sostenibilidad se integró mediante la evaluación del ciclo de vida y los principios del diseño ecológico. Los materiales se eligieron a partir de fuentes renovables o recicladas con métodos de producción bajos en carbono. Todos los formatos intermedios superaron el 75 % de contenido de origen biológico, y se está confirmando una reducción de gases de efecto invernadero de hasta el 33 %. «BIO-UPTAKE ha puesto en marcha tres proyectos piloto industriales, ha formado a operarios en nuevos procesos, ha llevado a cabo actividades de comunicación y ha organizado talleres de normalización, creando una vía clara para la adopción y ampliación de los compuestos de origen biológico», concluye Hernández.
