Estudio de la obtención de composites con propiedades de refuerzo mejoradas a partir de la valorización de biomasa

Abstract

[ES] En este proyecto se ha tratado de obtener resinas renovables con características mejoradas en cuanto a propiedades físico-mecánicas y de retardancia a la llama y así obtener una solución para la valorización de residuos relevantes en la Comunidad Valenciana como puede ser los residuos de paja de arroz. Mediante la valorización de estos residuos se reducirán las emisiones de CO2, y se dará una solución a la problemática medioambiental que surge de la quema de la paja de arroz. Por otro lado, se reducirá el porcentaje de fenol en la resina fenol-formaldehido, lo que implicará una reducción de uso de derivados procedentes de origen fósil. Las resinas estudiadas son las resinas fenol-formaldehido de tipo resol. Estas resinas son elaboradas a través de materiales de origen fósil, tóxicos y cuyo efecto sobre el medioambiente es perjudicial, es por ello que surge la necesidad de elaborar resinas fenólicas alternativas de origen renovable. En éstas, se ha sustituido parcialmente una cantidad de fenol en un 80 % y 90 % por un producto llamado ¿hydrochar, HCTT¿ de diferentes tamaños de partícula, el cual se elabora a partir de residuos de paja de arroz mediante un tratamiento térmico de 600 ºC denominado ¿carbonización hidrotermal, HTC¿. Este tratamiento consiste en un tipo de reciclado químico o terciario que se desarrolló en la patente ¿ES2638039B2¿. El HCTT-3 es un producto totalmente biodegradable mediante el cual se pueden valorizar los residuos de paja de arroz. Además, se han estudiado las propiedades físico-mecánicas y de retardancia a la llama de esta resina biobasada con diferentes tamaños de partícula de HCTT y diferentes porcentajes de fenol. Las muestras se han caracterizado a través de FT-IR, SEM, DSC, TGA, ensayos de flexión, dureza shore D, UL94. Finalmente, se ha calculado un presupuesto detallado para el coste de las pruebas realizadas de este proyecto. También se ha elaborado un diseño preliminar de reactor a escala de planta piloto con la finalidad de validar la viabilidad tecno-económica del proceso de producción de la resina fenólica biobasada.

[EN] This project aims to obtain renewable resins with improved properties in terms of physicalmechanical properties and flame retardancy and thus obtain a solution to the recovery of relevant waste in the Valencian Community such as rice straw waste. Through the recovery of these residues, CO2 emissions are reduced.In addition it is possible to reduce the percentage of phenol in the phenol-formaldehyde resin, and a solution is given to the environmental problem that arises from the burning of rice straw and the use of fossil fuels. The resins studied are the resole-type phenol-formaldehyde resins. These resins are made from materials of fossil origin, toxic and whose effect on the environment is detrimental, which is why the need arises to produce alternative phenolic resins of renewable origin. In these, an amount of phenol has been partially replaced by 80% and 90% by a product called "hydrochar, HCTT" of different particle sizes, which is made from rice straw residues through a treatment 600ºC thermal called “hydrothermal carbonization, HTC”. This treatment consists of a type of chemical or tertiary recycling that was developed in patent "ES2638039B2". HCTT is a biodegradable product through which rice straw residues can be recovered. In addition, the physical-mechanical and flame retardancy properties of this biobased resin of different particle sizes of HCTT and different percentages of phenol have been studied. The samples have been characterized through F-TIR, SEM, DSC, TGA, bending tests, shore D hardness, UL94. Finally, a detailed budget has been calculated for the cost of the tests carried out for this project. A preliminary design of a pilot plant scale reactor has also been developed in order to validate the techno-economic viability of the biobased phenolic resin production process.

[CA] En este projecte s'ha tractat d'obtindre resines renovables amb característiques millorades quant a propietats fisicomecàniques i de retardancia a la flama i així obtindre una solució per a la valoració de residus rellevants a la Comunitat Valenciana com pot ser els residus de palla d'arròs. Per mitjà de la valoració d'estos residus es reduiran les emissions de CO2, i es donarà una solució a la problemàtica mediambiental que sorgix de la crema de la palla d'arròs. D'altra banda, es reduirà el percentatge de fenol en la resina fenol-formaldehido, la qual cosa implicarà una reducció d'ús de derivador procedents d'origen fòssil. D'altra banda, es reduirà el percentatge de fenol en la resina fenol-formaldehido, la qual cosa implicarà una reducció d'ús de derivadats procedents d'origen fòssil. Les resines estudiades són les resines fenol-formaldehido de tipus ressol. Estes resines són elaborades a través de materials d'origen fòssil, tòxics i l'efecte de les quals sobre el medioambiente és perjudicial, és per això que sorgix la necessitat d'elaborar resines fenòliques alternatives d'origen renovable. En estes, s'ha substituït parcialment una quantitat de fenol en un 80 % i 90 % per un producte anomenat “hydrochar, HCTT”; de diferents grandàries de partícula, el qual s'elabora a partir de residus de palla d'arròs per mitjà d'un tractament tèrmic de 600 ºC denominat “carbonización hidrotermal, HTC” de reciclatge químic o terciari que es va desenrotllar en la patent “ES2638039B2” un producte totalment biodegradable per mitjà del qual es poden valorar els residus de palla d'arròs. A més, s'han estudiat les propietats fisicomecàniques i de retardancia a la flama d'esta resina bio-basada de diferents grandàries de partícula de HCTT i diferents percentatges de fenol. Les mostres s'han caracteritzat a través de FT-IR, SEM, DSC, TGA, assajos de flexió, duresa shore D, UL94. Finalment, s'ha calculat un pressupost detallat per al cost de les proves realitzades d'este projecte. També s'ha elaborat un disseny preliminar de reactor a escala de planta pilot amb la finalitat de validar la viabilitat techno-econòmica del procés de producció de la resina fenòlica biobasada.