ACCIONES DEL PROYECTO

A continuación les listamos las acciones del proyecto:

Evolución y/o desarrollo de la acción

La investigación e innovación tecnológica en el ámbito de la inyección de plásticos para su aplicación en el mercado pretende, entre otros, el desarrollo sostenible de productos plásticos, que mejore y optimice la gestión y el uso sostenible de los recursos naturales y los residuos, lo que potencia además la prevención, recuperación y reciclado de residuos que, en este caso, proceden del sector agrario y constituyen una estrategia de futuro. Esta estrategia, además, contribuye a la propia Estrategia 2020 Europea, la economía circular y la directiva marco sobre residuos.

Los materbatches desarrollados en esta acción, además, se realizan sobre matrices plásticas biodegradables, que contribuyen así a la minimización del impacto ambiental al final de su vida útil.

Con el fin de facilitar la implementación de estos productos en las empresas y acelerar así la penetración en el mercado de este tipo de materiales, los masterbatches desarrollados se conciben para dos industrias tradicionales como son la del juguete y el mueble auxiliar, si bien se podrán introducir en otros sectores.

Asimismo, uno de los puntos de visión del proyecto es obtener la mayor eficiencia energética, tanto en lo referente a los materiales utilizados como en su procesado, y así contribuir a la reducción del consumo energético de algunos países y a la reducción de costes de procesado.

Para garantizar que se cumplan estos objetivos, se definieron tres líneas principales de acción.

  1. Desarrollo de Nuevos Masterbatches Biodegradables compuestos con Cáscara de Almendra
  2. Determinación de especificaciones de las industrias objetivo
  3. Minimización Medioambiental

 

Nuevos masterbatches biodegradables compuestos con cáscara de almendra

Se obtuvieron 8-10 formulaciones de masterbatches biodegradables con cáscara de almendra a escala preindustrial, que sirvieron de base de partida para determinar las formulaciones finales más apropiadas para su aplicación en demostradores de piezas de juguete y mobiliario. Para ello, se realizaron las siguientes acciones:

1) Caracterización de diversas variedades y proveedores de cáscara de almendra así como el análisis de la influencia en las propiedades mecánicas finales de piezas inyectadas con masterbatches con cáscara de almendra en función de estas y del tamaño de partícula o grado de tamizado de la almendra.

2) Obtención de 33 formulaciones iniciales de masterbatches, a distintos porcentajes y tamaños de cáscara de almendra, coloraciones y matrices, dos de ellas sobre matriz de ácido poliláctico (PLA) y sobre matriz de PLA con derivado de almidón. Mejora de la distribución de la cáscara de almendra en la matriz plástica, de forma que esta sea homogénea. Tratamiento físico-químico de la cáscara de almendra para mejorar la adhesión fibra-matriz plástica. Incorporación de pigmentos compatibles a los compuestos plástico biodegradable – cáscara de almendra dando lugar a tonalidades y texturas novedosas. Inyección de probetas con estas formulaciones para su caracterización físico-mecánica.

3) Optimización de los parámetros de extrusión y desarrollo del prototipo de extrusión para la obtención de los masterbatches más apropiados para su uso en las industrias objetivos y escalados en cantidad suficiente para el desarrollo de los nuevos productos demostradores.

4) Determinación, obtención y optimización de las formulaciones apropiadas establecidas a escala preindustrial. Establecimiento de la base de partida para el uso de estos masterbatches en otras industrias del mundo de la inyección de plásticos.

 

Especificaciones de las industrias objetivo

Definición de los requisitos a cumplir por los nuevos masterbatches, las especificaciones relacionadas con su procesado (tanto en su fabricación por extrusión como al adicionarlos a los polímeros mediante inyección) y las características y requisitos los demostradores finales (juguete y mueble auxiliar).

 

Minimización medioambiental

En el análisis de ciclo de vida (ACV) realizado se comparó un masterbatch basado en PLA con cáscara de almendra y demostradores inyectados con PLA que contenían dichos masterbatches, con sus homólogos tradicionales. Para ello se han realizado medidas de consumo energético en las empresas fabricantes de los masterbatches (IQAP), de juguetes (INJUSA) y de mobiliario auxiliar (PÉREZ CERDÁ PLASTICS).

Se seleccionaron dos categorías de impacto: la huella de carbono, para la cual se usó el método IPCC 2013 con los potenciales de calentamiento global (GWP) para un tiempo de 100 años y el agotamiento de combustibles fósiles, para la cual se utilizó el método Cumulative Energy Demand v1.08.

En el ACV realizado, se aprecia un balance relativo positivo con el nuevo masterbatch biopolímero basado en PLA respecto al masterbatch convencional de PE, con lo que se ha obtenido una reducción de la dependencia de combustibles fósiles no renovables de un 50 %, aunque durante la fabricación del masterbatch se consume una mayor cantidad de electricidad, lo que incrementa consecuentemente la energía necesaria y los valores de la huella de carbono.

Los procesos de fabricación de piezas de juguete y de mobiliario biodegradables requieren también un mayor consumo energético cuando se emplea PLA, debido principalmente a la menor fluidez de este material comparado con el polipropileno convencional empleado. Por ello, los valores de la huella de carbono y el agotamiento de los combustibles fósiles en el juguete y el contenedor han aumentado, debido a que se consume una mayor cantidad de electricidad en el proceso de inyección de dichos materiales biodegradables que con polímeros convencionales.

No obstante, el empleo de otras matrices biodegradables más fluidas conducen a ciclos de inyección un 25 % más cortos y ofrecería datos medioambientales más positivos que los realizados sobre el masterbatch con matriz de PLA, tal como se ha comprobado midiendo los ciclos de inyección de las formulaciones de las piezas inyectadas con PLA+almidón+4 % masterbatch de PLA+almidón con cáscara de almendra.

Estos resultados podrían ser mejorados notablemente (hasta un 80 %) con la aplicación de algunas medidas de ahorro energético.

   

 

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