Nuevos compuestos que reemplazarán al metal por el plástico

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Metal hasta 70% más ligero, compuestos termoplásticos de materiales reciclados fueron presentados en la Cumbre de Innovación Tecnológica del Plástico.

(Foto de portada por Fahroni)


El pasado 13 de julio, la Dra. Begoña Galindo, líder del grupo de movilidad futura y sostenibilidad, dio una conferencia en La Cumbre de Innovación Tecnológica para la Industria Plástica sobre los nuevos compuestos termoplásticos en los que están trabajando en AIMPLAS, el instituto tecnológico del plástico, y que cambiarán el mercado de autos eléctricos por completo.

El gran reto del mundo en este momento es lograr una cadena de producción que pueda ser completamente sostenible y con menor impacto ambiental. Fue posible sentir este verano las consecuencias del cambio climático con el sol ardiente, los incendios desenfrenados y las altas cifras de calor alrededor del mundo. Es por eso que muchas empresas están optando por medidas que ayuden a retrasar el calentamiento global y que dejen una menor huella de carbono en el ambiente.

Una de las muchas soluciones es la transición a vehículos eléctricos que no dependan del petróleo y reduzcan la producción de CO2 en el ambiente; no obstante, la tecnología y el diseño de estos vehículos todavía necesita mucho trabajo para llegar a una posición competitiva en el mercado. Las baterías eléctricas utilizadas en vehículos urbanos, como es el caso de los buses eléctricos o los carros de envíos de compañías como DHL, dependen de un vehículo ligero para maximizar su energía y de la accesibilidad que tengan las ciudades a puestos de recarga.

Aún así, hay una alternativa que puede cambiar la producción actual de movilidad eléctrica. Según la conferencia de la Dra. Begoña Galindo, la ciencia ha avanzado de tal manera que ya es posible desarrollar compuestos termoplásticos con resistencia igual al metal, pero llegando a pesar un 50% y hasta un 70% menos. 

Las cualidades de los nuevos compuestos

Los compuestos termoplásticos están reforzados con fibras o tejidos de carbono, haciendo que la interface de los polímeros obtenga una estructura mucho más resistente. AIMPLAS logró que estos compuestos termoplásticos lleguen a mayores niveles de aguante a impactos y a esfuerzos mecánicos más pesados, principalmente para crear una alternativa sostenible que reemplace las piezas metálicas en los vehículos.

Las Zonas de mayor peso en un vehículo son mecánicas, hechas de materiales como el hierro, que puede manipularse para reducir su peso de un 10% a un 20%, o el titanio, que puede hacerlo de un 40% a un 55%; no obstante, los compuestos de fibra de carbono pueden reducir su peso de un 50% a un 70%, haciéndolos la opción más ligera para la fabricación de vehículos eléctricos.

La apuesta está en igualar las cualidades de las piezas metálicas de un vehículo. Por ejemplo, el plástico es transparente a la radiación, por lo que se deberían modificar los aditivos para que estas nuevas soluciones termoplásticas puedan atrapar y repeler la radiación si quieren ser usadas en la carcasa de las baterías. Curiosamente, eso mismo están logrando los expertos en este momento.

En las instalaciones de AIMPLAS trabajan con este material desde su estructura polimérica para lograr cualidades específicas en los compuestos. Al modificar la cadena polimérica para que contenga fósforo, los científicos de AIMPLAS pudieron dotar a este material de una resistencia al fuego para que sea empleado en las carcasas de los motores de los vehículos. De igual manera, integraron nanopartículas para darle a ciertos compuestos unas cualidades electromagnéticas, tanto así que pueden incluir un sensor de integración que monitorice el estado del vehículo  y tenga compatibilidad 5G.

Estas son las cualidades clave de estos compuestos termoplásticos exploradas en la conferencia:

  • Reducción de peso. Hasta el 20% comparado con compuestos termoestables
  • Alta resistencia mecánica sin pérdida de ductilidad
  • Adaptable a distintos procesos de manufactura, como inyección, compresión y colocación de fibras
  • Ciclos cortos de manufactura que habilitan altos volúmenes de producción
  • Sin necesidad de tratamiento
  • Capacidad de combinarse con otros materiales para crear materiales híbridos
  • Sostenibilidad (hecho de materiales reciclados, materiales que no generan tanto deshecho industrial)

Otro elemento que resalta es la maleabilidad de este material. Gracias a la naturaleza del plástico, puede ser encontrado en tres formas, cada una más refinada que la anterior. En forma de pellets de fibra, de láminas o de cintas UD, confeccionadas para que pueda ser utilizado en distintos procesos, como el de inyección.

La apuesta sostenible

Adicionalmente a esto, la Dra. Galindo mostró un gran interés sobre las formas que este compuesto termoplástico tiene para ayudar a reducir gases contaminantes. Desde un punto de vista global, la humanidad tiene dos opciones para reducir las emisiones contaminantes de sus medios de transporte. El primero es emigrar a tipos de vehículos con motores de energías limpias, como los autos eléctricos, y el segundo es construir vehículos con materiales que reduzcan la huella de carbono. Este último se logra al aligerar el vehículo (que por consecuencia reduce el uso de combustible), usar materiales que contribuyan a una economía circular y que al final puedan ser orgánicamente desechables o reutilizados.

Eso es a lo  que AIMPLAS y la Dra. Galindo le están apostando. En sus investigaciones buscan que los nuevos compuestos termoplásticos con fibra de carbono sean a partir de plásticos reciclados, como el PET o el PP, hecho a base de plásticos biobasados o de CO2 capturado del ambiente y sintetizado con refuerzos de carbono para crear láminas de material de producción industrial. Lo que demuestra que este tipo de polímeros pueden ser un material verde desde el inicio y con utilidad competitiva en el mercado.

Con este nuevo tipo de material se demuestra la utilidad del plástico como una solución económica y ecológica, opuesta a la opinión poco instruida que desea ver menos plásticos en el mercado.

Aún así, este material todavía no está listo para integrase en el mercado, no hasta que la comunicad científica pueda rediseñar las piezas a reemplazar para que no sean una copia de una pieza metálica, sino su propio diseño optimizado, las cualidades que todavía pueden obtener estos materiales y el precio que puedan tener a la larga estas nuevas alternativas. «Todavía hay mucho que investigar», comentó la Dra. Galindo,  emocionada por las muchos resultados que ha dado su trabajo con los polímeros y las cualidades que todavía tiene que descubrir en estos compuestos.

Innovaciones como esta no solo prueba que el ser humano seguirá luchando para responder a la gran catástrofe ambiental que nos respira en la nuca, sino que también encontrará una manera de superarse a sí mismo con tecnología, ciencia y mucho ingenio.

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