En un mundo cada vez más comprometido con mitigar el cambio climático, el transporte juega un papel crucial en la búsqueda de soluciones sostenibles. Un reciente estudio de IMDEA Energía (Unidad de Análisis de Sistemas), Innovation Tree (iTree) y Talgo ha analizado la viabilidad ambiental de piezas de tren fabricadas con materiales reciclados, aportando resultados prometedores en la mejora del desempeño ambiental del ferrocarril.

El ferrocarril, uno de los medios de transporte más sostenibles según la Agencia Internacional de Energía, enfrenta el reto de seguir reduciendo su huella ambiental. Este estudio aborda una problemática clave: reducir el peso de los trenes para disminuir su consumo energético y/o aumentar su capacidad de carga en términos de masa y pasajeros.

Hasta el momento han sido pocos los estudios que aplican análisis del ciclo de vida (ACV) para evaluar la idoneidad de materiales ligeros. Menos aún consideran el uso de materiales reciclados, una propuesta que fomenta la economía circular y la sostenibilidad a largo plazo.

En este contexto, el proyecto ha evaluado piezas de tren fabricadas con fibra de carbono reciclada, usadas en el engranaje de rodadura y la carrocería. Los investigadores analizaron el impacto ambiental de estas piezas en comparación con las convencionales y estudiaron cómo influiría su uso en el rendimiento del tren a largo plazo revelando que, aunque la producción inicial de piezas con fibra de carbono reciclada tiene un impacto ambiental superior al de las piezas convencionales, este incremento es ampliamente compensado durante la fase de uso del tren gracias a la reducción de su peso. Esto se traduce en un menor consumo energético y una huella de carbono significativamente más baja.

Además, los autores destacan que la optimización del proceso de reciclaje podría potenciar aún más los beneficios de esta innovación. La reducción del consumo de energía y reactivos durante el reciclaje de la fibra de carbono es un objetivo clave para mejorar la viabilidad de estos componentes en el futuro.

En la era digital, los dispositivos electrónicos han pasado a ser elementos imprescindibles en nuestra vida cotidiana, desempeñando un papel clave en ámbitos como la comunicación, el trabajo, la educación y el entretenimiento. Sin embargo, el uso generalizado y creciente de estos equipos ha provocado un aumento exponencial en la generación de residuos electrónicos, conocidos como RAEE (residuos de aparatos eléctricos y electrónicos).

Entre otros componentes, teléfonos móviles, ordenadores y electrodomésticos en general contienen una gran cantidad de plásticos. Se estima que los plásticos representan aproximadamente el 20 % del peso total de los residuos electrónicos.

Si bien los metales presentes en estos aparatos suelen acaparar la atención en los procesos de recuperación, los plásticos desempeñan un papel fundamental en su fabricación y funcionalidad. Sin embargo, al final de su vida útil, estos plásticos suelen convertirse en un desafío ambiental que urge solucionar.

Muchos de estos plásticos son difíciles de reciclar debido a su composición compleja. Contienen aditivos, como halógenos (especialmente compuestos de cloro y bromo), que se utilizan en la fabricación de carcasas, cables, componentes y retardantes de llama. Estos compuestos no sólo dificultan el reciclaje, sino que también son tóxicos y persistentes en el medio ambiente, contaminando suelos, aguas y aire.

¿Por qué no se reciclan los plásticos de los RAEE?

El reciclaje mecánico, el método más común para procesar plásticos, se basa en triturar y reprocesar los materiales para crear nuevos productos. Este proceso requiere que los plásticos sean de un solo tipo, estén limpios y no presenten degradación.

Sin embargo, los plásticos de este sector no cumplen estas condiciones. Son mezclas heterogéneas, a menudo contaminadas con otros materiales y deterioradas tras su uso. Además, la presencia de aditivos halogenados complica aún más su reciclaje mediante métodos convencionales.

Ante este desafío, la investigación científica busca soluciones innovadoras para el reciclaje de plásticos de RAEE. En IMDEA Energía, estamos explorando procesos termoquímicos, como la pirólisis y la hidropirólisis, para transformar estos plásticos difíciles de reciclar en productos valiosos eliminando los halógenos presentes.

Obtención de productos de alto valor

La pirólisis descompone los residuos plásticos a altas temperaturas en ausencia de oxígeno, generando tres productos principales: aceites, gases y una fracción sólida llamada char. Los aceites obtenidos son la fracción de mayor valor, y pueden ser utilizados como combustible para el transporte o como materia prima para la producción de nuevos plásticos.

La hidropirólisis, por su parte, añade hidrógeno al proceso, lo que facilita la eliminación de impurezas y mejora la calidad de los productos obtenidos.

Para optimizar la hidropirólisis utilizamos catalizadores, materiales que potencian las reacciones químicas y aceleran la eliminación de halógenos hasta niveles inferiores al 0,001 % en peso en los aceites producidos. Este bajo contenido permite su utilización en aplicaciones industriales sin riesgo de desactivar los catalizadores empleados en refinerías modernas, ni de provocar daños por corrosión en las instalaciones.

Nuestra investigación en IMDEA Energía se centra en optimizar diferentes parámetros del proceso de hidropirólisis, como la configuración del reactor, la temperatura, la presión y el tipo de catalizador, para lograr la máxima eficiencia en la eliminación de halógenos y la obtención de productos de alto valor añadido. Este trabajo se enmarca en el proyecto NONTOX, que aborda el desafío del reciclaje de plásticos de RAEE desde una perspectiva científica y social.

Gracias a estas técnicas, es posible transformar plásticos no reciclables en productos valiosos, mientras se eliminan sustancias peligrosas. Este enfoque tiene el potencial de reducir significativamente la contaminación por plásticos y dar una segunda vida a los residuos eléctricos y electrónicos obteniendo productos de alto valor añadido.

No obstante, aunque los resultados son prometedores, aún quedan algunos retos por resolver. Es necesario escalar el proceso, optimizar su coste económico y mejorar aún más la eficiencia y estabilidad del catalizador para garantizar su viabilidad a gran escala.

La investigación en IMDEA Energía está impulsando nuevas formas de reciclar plásticos provenientes de residuos eléctricos y electrónicos, promoviendo una gestión más sostenible de estos materiales. A largo plazo, estas innovadoras soluciones tienen el potencial de reducir significativamente la contaminación por plásticos y optimizar el aprovechamiento de los recursos presentes en los residuos electrónicos, contribuyendo así a la construcción de un futuro más limpio y sostenible.

ARTÍCULO DISPONIBLE EN THE CONVERSATION.

El próximo 3 de diciembre a las 10:0 horas tendrá lugar la defensa pública de la tesis doctoral de Sergio Morales Palomo desarrollada en la Unidad de Procesos Biotecnológicos de IMDEA Energía y dirigida por Elia Tomás Pejó, responsable actual de este área, y Cristina González Fernández, Investigadora Senior Asociada.

La defensa tendrá lugar en la Sala de Grados de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Complutense de Madrid.

IMDEA Energía ofrece a estudiantes de Grado y Máster la posibilidad de realizar prácticas en empresas remuneradas en temáticas relacionadas con las energías renovables y las tecnologías energéticas con baja huella de carbono.

Los estudiantes se integrarán en las unidades de investigación de IMDEA Energía en un entorno de trabajo dinámico lo que les permitirá iniciar su formación en el campo de la I+D del sector energético.

Proceso de solicitud y selección 

Las solicitudes se enviarán exclusivamente al correo electrónico indicado en la respectiva línea de investigación. Cada candidato sólo puede presentar una solicitud al programa. La solicitud debe incluir la siguiente información:

• Curriculum Vitae
• Acreditación de estar matriculado en un Grado o Máster oficial
• Expediente académico de la titulación
• Carta de motivación

Las plazas se adjudicarán teniendo en cuenta los siguientes criterios:

• Expediente académico
• Motivación
• Conocimientos de inglés
• Otros méritos

Fecha límite de presentación de candidaturas: 16 de diciembre de 2024

Requisitos y criterios de elegibilidad

• Estar matriculado en una titulación de Grado o Máster
• Tener permiso de residencia en España durante la duración de las prácticas

Condiciones de las ayudas

Las prácticas tienen una duración máxima de 350 horas.

Ayuda económica:

• Prácticas de Grado: hasta 2.200 € (en función de las horas realizadas).
• Prácticas de Máster: hasta 2.500 € (en función de las horas realizadas).

ACCEDE AQUÍ PARA VER TODAS LAS PLAZAS DISPONIBLES 

Un reciente estudio, fruto de la colaboración entre IMDEA Energía y la Universidad de Alcalá de Henares, ha permitido a las turbinas eólicas tipo III (una de las tecnologías de aerogeneradores utilizadas en la actualidad) avanzar en su capacidad de formar redes eléctricas.

Actualmente, uno de los principales problemas de los generadores renovables (eólica y solar, principalmente), es que dependen de una red ya formada para conectarse, limitando así su penetración a gran escala. Sin embargo, las turbinas eólicas de nueva generación deben de ser capaces de formar la red. Varios países, entre ellos Reino Unido, han aprobado recientemente códigos de red que indican los requisitos y pruebas que se deben efectuar a cualquier dispositivo para que sea considerado “formador de red”. Cumplir el código de red con una turbina eólica es un reto, ya que se requiere un ajuste detallado de todos sus controles.

En este contexto, el innovador trabajo en el que ha participado la Unidad de Sistemas Eléctricos de IMDEA Energía, demuestra que, con una selección de los parámetros de control adecuada, una turbina eólica tiene gran capacidad de ayudar a formar la red eléctrica, verificando así que es posible cumplir el código de red de Reino Unido con una turbina eólica tipo III.

En base a los resultados, se ha realizado una guía de diseño de los controles que regulan la inyección de potencia a la red eléctrica cuando esta necesita apoyo y se ha verificado que se puede limitar la corriente en caso de fallos en la red eléctrica. También se ha verificado que la turbina eólica funciona correctamente cuando está conectada a una red formada por múltiples generadores.

Este estudio abre la puerta a que las turbinas eólicas ayuden a formar la red eléctrica en el futuro y, por tanto, a aumentar la penetración de energías renovables, haciendo que estas no solo se conecten a la red eléctrica, sino que también contribuyan a su formación y a garantizar la estabilidad.

La investigación abre asimismo nuevas posibilidades para lograr un sistema eléctrico más resiliente y sostenible.

El Director Adjunto de IMDEA Energía, Manuel Romero, ha sido galardonado con el prestigioso «SolarPACES Lifetime Achievement Award» por los logros durante su trayectoria profesional de 40 años en el desarrollo de las tecnologías de concentración solar. La entrega del premio tuvo lugar durante el congreso SolarPACES 2024 celebrado en Roma, del 8 al 11 de octubre.

Este premio, que ha compartido con el Prof. Dr. Aldo Steinfeld, de ETH Zürich, pone en valor las contribuciones personales al desarrollo y la implementación exitosos de sistemas concentración solar y su aplicación a la producción de combustibles solares, a lo largo de sus dilatadas carreras, así como los logros y el liderazgo reconocido en este campo de investigación y el compromiso a largo plazo con la promoción de la cooperación internacional.

SolarPACES (Solar Power and Chemical Energy Systems) es uno de los programas de colaboración tecnológica de la Agencia Internacional de la Energía, con participación de 16 países, orientado al desarrollo y la comercialización de sistemas de energía solar de concentración (también conocidos como sistemas termosolares).