Estrategias de Ingeniería Circular: Desarrollo de Materiales Sostenibles mediante Valorización de residuos

La comunicación que se presenta muestra dos proyectos que se están llevando a cabo por el Grupo de Investigación TEP-222 Ingeniería de Materiales y Minera de la Universidad de Jaén. Dichas investigaciones se centran en el desarrollo de materiales innovadores dentro de la Ingeniería Circular, utilizando residuos como materia prima, con el objetivo de avanzar hacia la neutralidad climática.
El primero de ellos, titulado "NEW GREEN MATERIALS FROM CONSTRUCTION AND DEMOLITION WASTE (GREENCDWaste)" forma parte de la Convocatoria 2022 - «Proyectos de Generación de Conocimiento» del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y está enfocado en dar solución a la problemática que generan los residuos de construcción y demolición (RCD), al ser el mayor flujo de residuos en la UE, a través de la creación de nuevos materiales sostenibles como a) áridos ligeros artificiales funcionalizados con capacidad fertilizante y adsorbente sinterizados mediante energía solar concentrada; b) geopolímeros y materiales cerámicos de porosidad controlada, preformados mediante fabricación aditiva indirecta con diseños geométricos innovadores para su uso como celosías, fachadas ventiladas, filtros, etc. y c) materiales filtrantes basados en los materiales cerámicos desarrollados en el punto anterior para su aplicación en ingeniería medioambiental: depuración de aguas y emisiones gaseosas. En definitiva, materiales con una menor huella de carbono y un ciclo de vida favorable.
El segundo proyecto que se presenta, titulado "Ingeniería Circular aplicada a la obtención de materiales sostenibles a partirde residuos. Avanzando hacia la neutralidad climática. INGEMATS", forma parte de la convocatoria de subvenciones a proyectos de I+D+i» universidades y entidades públicas de investigación de la Junta de Andalucía y propone:
a. La investigación sobre el uso de energías limpias, como la energía solar concentrada en los procedimientos de sinterización. Fomentando así, el uso de energías renovables, de acuerdo con la directiva (UE) 2018/2001, la mitigación del cambio climático y la reducción de los gases de efecto invernadero (GEI). Todos ellos objetivos medioambientales recogidos en el Reglamento (UE) 2020/852 del Parlamento Europeo y del Consejo. b. El uso de técnicas de fabricación innovadoras para la obtención de materiales adsorbentes captadores de CO2, empleando para ello el diseño 3D y la fabricación aditiva. c. La obtención de recubrimientos y materiales fotocatalíticos captadores de NOx.

El proyecto "INGEMATs" y el proyecto "GREENCDWaste" comparten el objetivo de desarrollar materiales sostenibles a partir de residuos para promover la economía circular. INGEMATs se enfoca en crear materiales descontaminantes (zeolitas, fotocatalíticos y sistemas estructurados) a partir de residuos industriales y agrícolas, utilizando energía limpia y métodos innovadores como la fabricación aditiva. Por su parte, GREENCDWaste busca transformar residuos de construcción y demolición (CDW) en materiales de alto valor añadido mediante sinterización solar concentrada y técnicas de fabricación aditiva indirecta. Ambos proyectos buscan reducir el impacto ambiental, minimizar la explotación de recursos naturales y avanzar hacia una economía circular sostenible.

La metodología de INGEMATs implica la caracterización de residuos, el diseño de mezclas óptimas y el desarrollo de materiales mediante sinterización con energía solar y fabricación aditiva. Este proceso incluye un análisis del ciclo de vida (ACV) y el uso de experimentación factorial para optimizar las propiedades de los materiales. GREENCDWaste adopta un enfoque similar, con una base de datos de CDW que ayuda a clasificar y desarrollar materiales específicos. Además, utiliza sinterización solar y fabricación aditiva para obtener materiales estructurados y funcionalizados, evaluando su rendimiento mediante pruebas de porosidad, resistencia y capacidad de adsorción. Ambos proyectos colaboran con universidades y centros de investigación en Italia y Portugal para asegurar el rigor científico y la transferencia de resultados.

Los resultados preliminares de INGEMATs han mostrado la viabilidad de fabricar zeolitas y áridos ligeros con capacidad de captación de NOx, optimizando su eficiencia mediante diseños experimentales. Se han desarrollado prototipos a escala de laboratorio y los análisis muestran su potencial para aplicaciones en construcción y descontaminación ambiental. En GREENCDWaste, se han producido agregados ligeros con capacidad fertilizante y adsorbente, con bajo impacto ambiental y alta eficiencia en su ciclo de vida. Ambos proyectos avanzan en el uso de energía solar para la sinterización, lo cual representa un avance hacia una producción menos dependiente de fuentes fósiles y más respetuosa con el medio ambiente.