CO2 para la producción de combustibles sintéticos y el Proyecto "Coral = CO2 materia prima del aire"

El dióxido de carbono (CO 2) es a la vez un gas de efecto invernadero, al mismo tiempo que también puede servir como recurso - como los plásticos o los combustibles renovables - y entonces reemplazar en el futuro el gas natural y el petróleo fósiles. La recuperación del CO2 del el aire contribuye en gran medida a combatir el cambio climático: limita la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera, poniéndolo a disposición de la industria química y de la movilidad regenerativa, permitiendo por tanto una drástica reducción de las emisiones.

El método más adecuado va a ser investigado dentro el marco del proyecto "Coral = CO2 materia prima del aire" y luego probado en una instalación de prueba correspondiente. El Centro de Investigación de Energía Solar e Hidrógeno de Baden-Württemberg (ZSW) coordina el proyecto. Los socios son el Instituto de Química de Polímeros de la Universidad de Stuttgart (IPOC) y el Instituto de Investigación Energética y Ambiental de Heidelberg (ifeu).

El petróleo y el gas natural son las materias primas para la mayoría de los productos químicos - desde diferentes plásticos hasta la gasolina, el diesel y el querosene. En el futuro, sin embargo, los combustibles fósiles serán reemplazados por recursos renovables. "El dióxido de carbono es una de estas materias primas y el aire es una fuente regenerativa inextinguible", explica el Dr. Ulrich Zuberbühler, subdirector de la división ZSW "Energías Renovables y Procesos". La fuente de aire es el tema de un proyecto de tres años, Coral, que ahora está en marcha. De esta manera, los científicos quieren mostrar una solución económica y ecológicamente sólida a los operadores de plantas en particular, sin acceso a fuentes concentradas de CO2.

El dióxido de carbono se produce en todo el mundo, especialmente en los países industrializados, la demanda es inmensa (© JupiterImages) 

Existen ya varias tecnologías disponibles para obtener el CO2 contenido en el aire para las subsecuentes síntesis de materias primas. El objetivo de CORAL es identificar y desarrollar el proceso más eficiente y rentable. El siguiente paso es construir una instalación para probar este proceso. "Queremos mostrar que los compuestos químicos claves como el metanol, el éter dimetílico y el propileno pueden ser producidos a partir de recursos renovables de una manera puramente regenerativa", dice el director de proyectos Zuberbühler. El calor residual procedente de los procesos de electrólisis y metanización puede utilizarse para generar CO2. Este es otro objetivo importante del proyecto para reducir el requerimiento energético global de los procedimientos.

Además de la coordinación del proyecto, ZSW se concentra en la construcción y operación de la planta piloto. Entre otras cosas, el IPOC desarrolla nuevos materiales para la adsorción reversible de CO2 basada en polímeros monolíticos o tejidos de fibra de celulosa. El ifeu realiza análisis de ciclo de vida para examinar los impactos ambientales de la tecnología y compararlos con otros métodos. En este caso, por ejemplo, se determina qué cantidad de emisiones de CO2 se pueden ahorrar con los métodos de producción actuales.

El ZSW ya había construido una planta piloto en 2009 y así demostró con éxito que el CO2 concentrado puede enriquecerse del aire para utilizarlo en la producción de metano desde la electricidad (energía a gas - P2G). En el marco de Coral, los investigadores de Stuttgart, junto con los socios del proyecto IPOC e ifeu, utilizarán estas experiencias en la búsqueda de nuevas soluciones. El proyecto está financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación en el marco de la medida de financiación CO2Plus, con un total de alrededor de 755.000 euros.

Kunststoffe International
19 Octubre 2016

La naturaleza como modelo: seda de araña artificial para textiles

Biosteel, fibra biónica de alto desempeño

Robusta, elástica y resistente: Debido a sus propiedades especiales, la seda de araña es un material que es igualmente interesante para los biólogos y desarrolladores de productos. Una empresa alemana ha logrado hacer la fibra artificialmente. Con el nombre de "Biosteel" está destinado a ser utilizado en textiles de alta tecnología, por ejemplo para el deporte, la medicina y el ejército.

Las arañas son especialistas en seda. Cada uno de más de 41.000 especies tiene su propio conjunto de hilos de seda disponibles. La seda de la araña puede ser más sólida que el acero y elástica como el caucho. Son completamente reciclables, ligeros y resistentes al agua, pero tienen una alta capacidad de absorción de agua reversible.

Enhebrado sofisticado: Biosteel es la primera fibra biónica de alto rendimiento basada en la naturaleza. Se utiliza sobre todo en el sector textil (© AMSilk)

Las fibras se producen por medio de un proceso de hilado escalable (© AMSilk) 

Al igual que su modelo natural, la seda de araña artificial es robusta, elástica y elástica (© AMSilk) 

Con la nueva Biotela Futurecraft, se ha logrado por primera vez producir productos comercializables y funcionales con moléculas de seda producidas biotecnológicamente (© Adidas)

Dado que las arañas no son adecuadas como animales reproductores, una producción industrial de tales hilos no fue posible durante mucho tiempo. Por lo tanto, se han hecho esfuerzos desde los años 80 para incorporar la información hereditaria de la seda de la araña en microorganismos producibles industrialmente tales como levaduras o bacterias, produciendo así biotecnología de proteínas de seda de araña.

La forma en que las arañas construyen sus redes también fue fascinante para el Profesor Thomas Scheibel, director de la Cátedra de Biomateriales de la Universidad de Bayreuth y fundador de AMSilk GmbH en Planegg cerca de Munich. El bioquímico tenía el hábito de investigar y de imitar técnicamente los procesos químicos y mecánicos que ocurren durante la producción de los hilos de seda, con éxito. El equipo de Scheibel, junto con los grupos de trabajo del profesor de TUM, Andreas Bausch y Horst Kessler del Instituto de Estudios Avanzados de TUM, logró por primera vez en 2008 construir un canal de hilado artificial.

Dos años después, los científicos descifraron la base molecular de la producción de hilos en la glándula giratoria. Y en 2011 fueron finalmente capaces de mostrar los mecanismos en los que se basa la enorme fuerza del hilo de seda de araña. La primera fibra de seda artificial del mundo la introdujo finalmente en 2013 bajo el nombre de "Biosteel". Para su investigación sobre la producción biotecnológica y la caracterización, Scheibel recibió el Dechema Prize 2013 de la Fundación de Investigación Max Buchner.

El nombre es el programa
Las fibras de biosteel se producen por medio de un proceso de hilatura escalable. Según AMSilk, la fibra biónica de alto rendimiento es completamente biodegradable. Además, las fibras, similares a la lana, son capaces de absorber y transportar la humedad, tienen propiedades antimicrobianas, son robustas y amigables con la piel.

La fibra es hasta un 15% más ligera que las fibras sintéticas convencionales y según el fabricante el material natural más fuerte, hasta ahora disponible. Debe ser 25 veces más fuerte que un alambre de acero comparable. Según los investigadores, se pueden teñir con técnicas de coloración estándar. En cuanto a su resistencia a la tracción, los hilos artificiales son comparables con la seda de araña natural y los hilos de la cinta de seda; Pero su resiliencia es dos veces más alta.

Instituto Hohenstein y Fresenius confirman la sostenibilidad
A mediados de noviembre, la compañía logró, según su propia declaración, otro hito importante. Dos instalaciones de investigación confirmaron de forma independiente la sostenibilidad de las fibras de biosteel.

La fibra fue certificada por el Instituto Hohenstein de acuerdo con OEKO-TEX Standard 100 (confianza textil) para producto clase 1. Este es el estándar más alto para las aplicaciones textiles. Los textiles que reciben este certificado están probados para la detección de sustancias nocivas y la seguridad del producto, y en el caso de producto clase 1 también es adecuado para bebés y niños pequeños menores de tres años sin restricciones.

El Instituto SGS Fresenius también confirmó la biodegradabilidad. En este caso, el material de seda se sometió a un ensayo estándar de biodegradabilidad de acuerdo con la norma 301B de la OCDE. Como resultado, la seda debe ser definida como "fácilmente biodegradable".

Adidas ya ha entrado en la red
De la impresión 3D a los residuos del mar, Adidas AG, Herzogenaurach, ha demostrado a menudo que está feliz de encontrar nuevas formas en la producción de calzado. En la conferencia de Biofabricate en Nueva York, el fabricante de artículos deportivos presentó el primer zapato de alto desempeño en el mundo fabricado con fibras de biosteel a mediados de noviembre. El material superior del calzado de Biotela Futurecraft consiste en 100% de seda artificial.

No se sabe cuando las zapatillas estarán en las tiendas. Todavía los zapatos son prototipos puros. Como parte de su asociación, ambas compañías continuarán explorando cómo las fibras del biosteel se pueden utilizar en una escala más grande.

Melanie Ehrhardt, editor
Kunststoffe International
14 Diciembre 2016

Formaldehido a Partir de Dióxido de Carbono (CO2)

Negocio conjunto de investigación con BASF

Se requiere investigación fundamental, que es apoyada, coordinada y evaluada por BASF SE (© 123RF.com) 

Un proyecto conjunto de BASF SE, la Universidad de Heidelberg, la Universidad de Munich y la empresa hte GmbH quiere desarrollar sistemas catalíticos que con la hidrogenación selectiva de CO2 permita el formaldehído. El Ministerio Federal de Educación e Investigación (BMBF) está financiando este proyecto con alrededor de 1,5 millones de euros a partir de octubre. También participará el laboratorio de investigación "Catalysis Research Laboratory" (CaRLa), gestionado conjuntamente por la Universidad de Heidelberg y BASF SE.

Producto químico básico para la producción de polímeros
El formaldehído es un importante producto químico básico utilizado principalmente para la producción de polímeros, pero también como un componente básico sintético para la construcción de moléculas más complejas. En la actualidad, la industria química produce más de 13 millones de toneladas de formaldehído al año a través de la oxidación del metanol en todo el mundo. Un acceso directo por hidrogenación de CO2 tendría la ventaja de que en la síntesis, según el comunicado de prensa - dependiendo de la forma de producción de metanol - se podría ahorrar un equivalente de hidrógeno o de monóxido de carbono comparado con el proceso de producción actual, lo que contribuye a la conservación de recursos.

La mayor parte del trabajo es investigación básica realizada por los socios universitarios. También se deberían considerar aspectos importantes de la aplicación en procesos potenciales de producción. El grupo del Prof. Dr. Oliver Trapp (LMU Munich) está trabajando en nuevos sistemas catalíticos y en los estudios mecánicos de la reacción resultantes sobre la reacción del CO2. El grupo de Prof. Dr. A. Stephen K. Hashmi (Universidad de Heidelberg), que es también el nuevo director científico de la Universidad de Heidelberg en CaRLa, se encargará de la síntesis de nuevos ligandos y catalizadores complejos.

El grueso es la investigación básica
Con el fin de sintetizar específicamente nuevos sistemas catalizadores, para entender el mecanismo de reacción y optimizar la catálisis sobre la base de esto, se ha realizado un trabajo teórico en el grupo del Prof. Dr. Peter Comba (Universidad de Heidelberg). Hte GmbH apoyará el proyecto proporcionando capacidad de cribado, mientras que BASF SE como uno de los principales productores de formaldehído coordinará el proyecto y evaluará la posibilidad de implementación económica o tecnológica.

Kunststoffe International
14 Octubre 2016

Charla en el Pabellón sobre Industria 4.0

La VDMA (Asociación Industrial de Ingeniería Mecánica) satisfecha con la K 2016

La VDMA-Fachverband Kunststoff- und Gummimaschinen (Asociación de Maquinaria de Plástico y Caucho) está muy entusiasmada con la feria K 2016. "Estamos muy satisfechos con la feria. Nuestro enfoque en el tema de la industria 4,0 ha pegado", dijo Thorsten Kühmann, CEO de la especialidad en la VDMA. En numerosos eventos en el Pabellón de TV de la VDMA, los expertos discutieron aspectos importantes del tema. Las firmas miembros habían proporcionado ejemplos prácticos de aplicación.

Al final de la feria, los directores de redacción de varios medios plásticos tuvieron una visión positiva de la feria de ocho días en el último "Talk in the Pavilion" de la VDMA. "Actualmente hay muchos acontecimientos políticos y económicos [...] en el mundo que están afectando el estado de ánimo en la economía, sin embargo, no hubo nada que se pudiera sentir en K 2016", dijo Don Loepp de Plastics News. Según Markus Lüling de K-Profi, una razón del sentimiento optimista, que también se reflejaba en un número notable de negocios realizados, era la amplitud de la oferta expuesta y la tecnología de vanguardia que no se puede ver en ningún otro lugar en esta densidad. "Esta es la razón por la que la K es el mas grande escenario del mundo para la industria de plásticos", dijo. "Esta es una industria de paso acelerado. Los ingenieros mecánicos, en particular, tienen muchos avances en la tecnología de procesos", añadió el Dr. Karlhorst Klotz de la revista Kunststoffe.

Las conversaciones en el Pabellón de TV VDMA, fueron grabadas al mismo tiempo. (© Tillmann Fotografie - VDMA) 

Los periodistas estaban de acuerdo con que el tema de la industria 4.0 jugó un papel importante en la K 2016. De acuerdo con Günter Kögel del K-Zeitung, esto podría deberse al hecho de que muchas empresas en el curso de la automatización han estado ofreciendo instrumentos desde hace mucho tiempo los cuales se pueden asignar a la industria 4.0. "Es un juego de conceptos. En última instancia, siempre es una cuestión de aclarar al cliente el valor de las cosas nuevas", dijo. "No hay dinero para un concepto, pero uno da dinero, si uno quiere tener una trazabilidad de las partes, por ejemplo, o una mayor transparencia de los procesos de producción," el Dr. Klotz tambien estuvo convencido.

La digitalización e interconexión de la producción se lleva a cabo en todo el mundo bajo diferentes términos, en EUA, por ejemplo, bajo la palabra clave Internet de las Cosas. Sin embargo, los desarrollos no están en línea. "Los principios son los mismos, pero en EUA, no hay el nivel de estandarización, como con la industria 4.0," dijo Chris Smith, de Injection World Magazine. El acuerdo alcanzado en Europa sobre las interfaces comunes ofrece muchas más posibilidades en la gestión operativa de las empresas.

"El mensaje de Industria 4.0 ha llegado definitivamente", dijo Lüling. La atención de las grandes empresas estratégicas es grande. En la actualidad, hay muchos instrumentos, productos individuales, "pero no hay soluciones listas". En un futuro próximo será muy importante explicar a los clientes los beneficios significativos de la industria 4.0.

Kunststoffe International
03 Noviembre 2016

Películas Biodegradables para Acolchados y Geotextiles

Desarrolladas para la Agricultura y la Ingeniería de Vías Fluviales

Las películas biodegradables para acolchados han estado disponibles en el mercado desde hace algún tiempo. Al igual que las películas de polietileno convencionales, los agricultores las utilizan para cultivar verduras y fresas, principalmente, con el fin de mantener el suelo libre de malezas. La variante biodegradable incluye un gran beneficio: Se supone que se degradara en el campo, ahorrando al agricultor la tediosa tarea de recogerla. Sin embargo, de hecho, la descomposición rara vez se completa dentro del período de tiempo deseado, por lo que el agricultor tendrá que recoger manualmente la película, sin embargo. Esta es la razón por la que las películas biodegradables de acolchado apenas se usan en la actualidad, tanto más cuando son casi tres veces más caras que los productos convencionales.

En dos proyectos, equipos compuestos por socios de investigación y negocios están llevando a cabo investigaciones para desarrollar nuevas películas de acolchado y geotextiles a base de biopolímeros y fibras naturales, diseñadas para iniciar la degradación en el momento adecuado. Las películas de acochado serán interesantes para aplicaciones agrícolas, mientras que los geotextiles pueden ser una alternativa en aplicaciones de vías fluviales. Un tercer proyecto, que ya está en marcha, está estudiando películas de acolchados pulverizables para disuadir a los parásitos mediante efectos ópticos. Todos los proyectos son financiados por el Ministerio Federal de Alimentación y Agricultura (BMEL) a través de la agencia coordinadora central en el área de recursos renovables (Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe V., FNR) actuando como gerente de proyecto.

Junto a sus tres socios, la Hof University of Applied Sciences de Hof, Alemania, está trabajando actualmente en el desarrollo de biopelículas degradables para acolchado que se desintegrarán de forma fiable en momentos definidos, correspondientes a los períodos de cultivo del respectivo producto. Por ejemplo, las investigaciones están dirigidas a desarrollar una película para fresa que comenzará a degradarse después de 1,5 años. El contacto intenso con el suelo como resultado del arado debe desencadenar la degradación. Para los nuevos tipos de compuestos, los científicos probaron biopolímeros tales como almidón, poliláctidos (PLA), policaprolactona (PCL), polihidroxialcanoatos (PHA), polibutileno adipato-tereftalato (PBAT) y polibutileno succinato (PBS). El periodo de degradación que definirán mediante la combinación de materiales de rápida y lenta degradación.

Se supone que la recientemente desarrollada película para acolchado se degrade biológicamente dentro de un periodo definido de tiempo (© Hochschule Hof)

Geotextiles que sirven como filtro

Junto con cuatro socios, un equipo de científicos del Instituto Fraunhofer Umsicht participa activamente en el desarrollo de geotextiles a base de plantas, diseñados para servir como filtros para reforzar los bancos de vías fluviales. En el área de geotextiles, el término filtro describe una cubierta que permite el paso del agua, mientras que, al mismo tiempo, impide la erosión, es decir, el deslizamiento de los suelos por los bancos. Con este producto, también, la degradación dentro del período de tiempo adecuado desempeña un papel importante. Los antecedentes de las investigaciones son la Directiva Marco del Agua de la UE 2000/60 / EG, que requiere una mejora ecológica en el área de vías fluviales, entre otras. Una forma de lograr este objetivo es reforzar las orillas de los ríos con las plantas en lugar de piedras en revestimientos de rocas sueltas.

Los geotextiles se utilizan para proteger la zona respectiva de la erosión durante el período inicial crítico, cuando las plantas y especialmente sus raíces apenas están en desarrollo. Se supone que los diferentes componentes del textil se descomponen a diferentes velocidades: Las fibras naturales de rápida descomposición hacen que las raíces crezcan. Las fibras de biopolímeros de lenta degradación deben asegurar el suelo durante un período de al menos tres años, hasta que la vegetación asuma completamente la tarea de reforzar las riberas.

Se supone que los nuevos geotextiles reemplacen a los materiales actuales, que no cumplen con los requisitos. Por ejemplo, los refuerzos de base biológica utilizados en la actualidad no son lo suficientemente estables, se descomponen demasiado rápido. A diferencia de esto, las redes y mallas de plásticos o metales duran siglos. Representan un peligro potencial para los seres humanos y los animales y su eliminación en caso de renaturalización es una tarea costosa y compleja.

El Futuro es Biobasado
En un tercer proyecto que se inició el año pasado, la Universidad de Hannover, junto con Heinrich Glaeser Nachf. GmbH, está desarrollando una biopelícula de acolchado rociable con características ópticas para disuadir a los parásitos. Para este propósito, la película cambia su color y refleja el espectro de luz. La BMEL también apoya este proyecto, vía FNR.

Kunststoffe International
11 Agosto 2016