Investigadores del CERM (Centro para la Educación y la Investigación sobre Macromoléculas) de la Universidad de Lieja acaban de desarrollar un proceso innovador para producir espumas de poliuretano (PU) de base biológica, reciclables y sin isocianatos mediante el uso de una tecnología de formación de espuma rápida a partir de formulaciones a temperatura ambiente. /P>
Esta innovación ofrece una alternativa de vanguardia al proceso tradicional basado en isocianatos tóxicos. El estudio se publica en el Journal of the American Chemical Society .
Las espumas de poliuretano (PU), producidas durante décadas por la química tóxica de isocianato y actualmente sujetas a estrictas restricciones de uso, siguen siendo materiales esenciales en nuestra vida cotidiana. Las espumas rígidas de PU son actores importantes en la drástica reducción de nuestras necesidades energéticas cuando se utilizan como paneles aislantes térmicos en suelos, paredes y techos, así como en puertas de frigoríficos. En sus versiones flexibles, las espumas se utilizan principalmente para aplicaciones de confort en colchones, sofás, asientos de coche y suelas de calzado deportivo, pero también como aislamiento acústico o materiales amortiguadores.
Aunque actualmente se están desarrollando varias estrategias de reciclaje de PU, la gestión del final de su vida útil sigue siendo problemática. Además, muchos clientes del sector de las espumas buscan materiales libres de isocianatos y, idealmente, de origen biológico. Los investigadores están buscando intensamente alternativas para producir espumas aprovechando los recursos disponibles localmente y al mismo tiempo haciéndolas fáciles de reciclar. Desarrollar este tipo de espumas circulares y más sostenibles representa un desafío importante, especialmente cuando se debe considerar la modernización de las infraestructuras de espumación industriales existentes.
"En 2022, introdujimos el primer proceso de fabricación de espuma de poliuretano reciclable sin isocianatos (NIPU) que utiliza agua para producir el agente espumante (CO2 ), el sistema más simple y económico jamás conocido", explica Christophe Detrembleur, químico del CERM (Centro para la Educación y la Investigación sobre Macromoléculas).
"Esta tecnología imita la formación de espuma de los PU convencionales, pero sin utilizar isocianatos tóxicos. Se basa en el uso de agua y un catalizador añadido a la formulación compuesta de carbonatos cíclicos y aminas. Parte de los carbonatos cíclicos se transforma en agente espumante ( CO2 ) que expande la matriz, y la otra parte contribuye a su formación y endurecimiento."
Dado que este proceso de formación de espuma requiere un tratamiento térmico, es muy adecuado para la fabricación de espumas NIPU en moldes calentados, es decir, para espumas de formas complejas (asientos de automóviles, suelas de zapatos, etc.). Sin embargo, no está adaptado a la rápida formación de espuma a temperatura ambiente que exigen muchos productores de espuma.
"En un nuevo proyecto de investigación, para el que se acaba de solicitar una patente, estamos demostrando cómo este proceso puede producir espumas NIPU a partir de formulaciones a temperatura ambiente en un tiempo récord, utilizando todavía agua para generar el agente espumante", explica el investigador del CERM Maxime Bourguignon. . "La idea es crear reacciones en cascada que se generen de forma espontánea y rápida, acelerando así la fabricación de la matriz NIPU y su formación de espuma imitando el proceso tradicional a base de isocianato.
"Por lo tanto, prácticamente todas las aplicaciones de las espumas de PU, tanto rígidas como flexibles, pueden contemplarse utilizando esta tecnología, sin necesidad de utilizar una fuente de calor externa para su fabricación. Además, las espumas con un alto contenido de origen biológico (70%-90%) se puede producir fácilmente en menos de dos minutos."
Esta innovadora tecnología es simple, modular, robusta y muy fácil de implementar. "Ahora sólo queda convencer a los productores de espuma de PU, que son muy conservadores, de que utilicen este proceso para producir la próxima generación de materiales espumados que se espera que respondan a los nuevos requisitos legislativos, a las necesidades sociales y a nuestros imperativos de sostenibilidad", concluye Detrembleur.
Más información: Maxime Bourguignon et al, Exotermas en cascada para producir rápidamente espumas híbridas de poliuretano sin isocianato a partir de formulaciones a temperatura ambiente, Revista de la Sociedad Química Estadounidense (2023). DOI:10.1021/jacs.3c11637
Información de la revista: Revista de la Sociedad Química Estadounidense
Proporcionado por la Universidad de Lieja
