CHAPTER 1: MOTIVATION

1 - INTRODUCCIÓN

La utilización de materiales compuestos de altas prestaciones en la industria ha sufrido un incremento espectacular durante las últimas cuatro décadas. Este incremento ha estado basado principalmente en unas propiedades específicas de los materiales compuestos muy elevadas y unas enormes ventajas de utilización frente a otras soluciones estructurales. Estas altas propiedades mecánicas justificaban su utilización a pesar de su alto coste, tanto en la materia prima como en los procesos de certificación y calificación y las altas inversiones necesarias para automatizar los métodos de fabricación. La prioridad durante este periodo de tiempo siempre estuvo basada en mejorar los procesos productivos, desarrollar nuevos materiales, incluyendo fibras, resinas y arquitectura del material y mejorar los métodos de cálculo de estructuras complejas. Nunca fue la prioridad anticipar el tratamiento y reciclado de las piezas rechazadas, materiales sobrantes de fabricación, materiales auxiliares o materiales fuera de su tiempo de vida, ni por supuesto elementos estructurales al final de su periodo de vida útil. El concepto de sostenibilidad era secundario o directamente no existía. Aunque no fuera lógico desechar materiales de alto coste, enterrándolos o incinerándolos y desde luego utilizar procedimientos de fabricación con altos niveles de desperdicio de materia prima, superiores en algunos casos al 50%.

Esta situación cambio a finales de la década 2010-2020, debido a diversos motivos, siendo el principal el alto precio de los materiales compuestos y la percepción pública de la falta de soluciones de reciclado o reutilización por parte de la industria. A partir de este punto, la sostenibilidad de los materiales y soluciones estructurales pasó a formar parte de los criterios de selección de tecnologías y materiales. Como consecuencia se realizaron diversas iniciativas con el fin de desarrollar tecnologías de reutilización, disminución de residuos y por supuesto, reciclado de materiales sobrantes de fabricación y elementos fabricados al final de su periodo de vida, así como de desarrollo de materiales más sostenibles, siempre dentro de los requerimientos básicos de utilización.

En este contexto, aparecen tres conceptos fundamentales: Sostenibilidad, economía circular y análisis del ciclo de vida (ACV). A continuación se desarrollan brevemente los dos primeros, dedicando el Capitulo XX a las herramientas y ejemplos de ACV.

De manera general, la sostenibilidad se refiere a la capacidad de satisfacer las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las futuras generaciones para satisfacer sus propias necesidades. La sostenibilidad abarca tres dimensiones interrelacionadas: ambiental (centrada en la conservación y protección de los recursos naturales y los ecosistemas), social (mejorar la calidad de vida de las personas y promover sociedades inclusivas y cohesionadas) y económica (mantener una economía próspera y equitativa a largo plazo), también conocidas como los pilares de la sostenibilidad.

Lograr la sostenibilidad requiere un enfoque integrado que considere estas tres dimensiones y busque equilibrar las necesidades presentes con las necesidades futuras. Esto implica tomar decisiones informadas que tengan en cuenta los impactos ambientales, sociales y económicos a corto y largo plazo, así como promover la colaboración entre diferentes sectores de la sociedad.

La sostenibilidad en los compuestos se refiere a los esfuerzos y consideraciones realizados para garantizar que los materiales compuestos se produzcan, utilicen y eliminen de una manera que minimice el impacto ambiental, promueva la responsabilidad social y mantenga la viabilidad económica. A continuación se detallan varios aspectos clave de la sostenibilidad en los composites:

• Selección de materias primas: La elección de materias primas sostenibles es crucial para la producción de compuestos. Esto implica seleccionar fibras, resinas y aditivos que tengan un impacto ambiental mínimo, como fuentes renovables o recicladas.

• Procesos de fabricación: Los procesos de fabricación sostenibles tienen como objetivo minimizar el consumo de energía, la generación de residuos y las emisiones. La implementación de métodos de producción eficientes, sistemas de reciclaje y fuentes de energía renovables puede reducir significativamente la huella ambiental de la fabricación de compuestos.

• Evaluación del ciclo de vida: realizar una evaluación integral del ciclo de vida ayuda a evaluar el impacto ambiental de los compuestos desde la extracción de la materia prima hasta su eliminación. Comprender los puntos críticos ambientales permite realizar mejoras específicas en la sostenibilidad a lo largo del ciclo de vida del producto.

• Durabilidad y longevidad: el diseño de compuestos para mayor durabilidad y longevidad garantiza que los productos tengan una vida útil más larga, lo que reduce la necesidad de reemplazos frecuentes y minimiza la  generación de desechos. Esto incluye optimizar las propiedades del material y utilizar revestimientos protectores para mejorar la  durabilidad.

• Reciclaje y gestión del final de su vida útil: el desarrollo de tecnologías de reciclaje eficaces para materiales compuestos es esencial para cerrar el ciclo de materiales y minimizar los residuos en vertederos. Estrategias como el reciclaje termomecánico, el reciclaje químico y la recuperación de compuestos permiten la recuperación de materiales valiosos para su reutilización en nuevos productos.

• Biocompuestos y resinas de base biológica: los biocompuestos, elaborados a partir de fibras naturales y resinas de base biológica, ofrecen una alternativa respetuosa con el medio ambiente a los materiales compuestos tradicionales. Estos materiales utilizan recursos renovables, reducen la dependencia de los combustibles fósiles y, a menudo, tienen una huella de carbono más baja.

• Prácticas de economía circular: adoptar los principios de la economía circular implica diseñar compuestos teniendo en cuenta consideraciones  sobre el final de su vida útil, facilitando la recuperación y reutilización de materiales. Los sistemas de circuito cerrado, los programas de devolución de productos y las iniciativas de remanufactura contribuyen a una industria de compuestos más sostenible.

• Cumplimiento normativo y estándares: el cumplimiento de las regulaciones ambientales y los estándares de la industria garantiza que la producción de compuestos cumpla con los requisitos legales y siga las mejores prácticas para la sostenibilidad. Certificaciones como la ISO 14001 y las etiquetas ecológicas garantizan la responsabilidad medioambiental.

La economía circular es un concepto económico y ambiental que se basa en la idea de minimizar el desperdicio y maximizar la utilización de recursos. En contraste con el modelo económico lineal tradicional de tomar, hacer, desechar", en el que los recursos se extraen, se utilizan y luego se eliminan, la economía circular promueve un enfoque más sostenible en el que los productos, materiales y recursos se mantienen en uso durante el mayor tiempo posible, y se valoran y recuperan al final de su vida útil. Algunos de los principios clave de la economía circular incluyen:

Diseño para la circularidad: Implica diseñar productos y sistemas con la intención de maximizar su vida útil, facilitar la reparación, el reacondicionamiento y el reciclaje, y minimizar los residuos y la contaminación.

Reutilización: Fomenta la reutilización de productos y componentes en su forma original o mediante la remanufactura, refabricación o  reacondicionamiento para darles una segunda vida útil.

Reciclaje y recuperación de materiales: Promueve la recuperación de materiales y recursos valiosos de productos al final de su vida útil para su reintroducción en la cadena de suministro, cerrando así los bucles de material y reduciendo la dependencia de los recursos naturales.

Energía renovable y eficiencia energética: Incentiva el uso de fuentes de energía renovable y la mejora de la eficiencia energética en todos  los procesos, desde la producción hasta la distribución y el consumo.

Colaboración y modelos de negocio circulares: Se centra en fomentar la colaboración entre diferentes actores, como empresas, gobiernos, instituciones académicas y sociedad civil, para promover la innovación y crear nuevos modelos de negocio que apoyen la transición hacia una economía circular.

La economía circular no solo ofrece beneficios ambientales al reducir el desperdicio y la presión sobre los recursos naturales, sino que también puede generar oportunidades económicas al impulsar la innovación, la creación de empleo y el desarrollo de nuevos mercados y productos. En resumen, la economía circular busca transformar los sistemas económicos hacia un enfoque más regenerativo y sostenible que beneficie tanto al medio ambiente como a la sociedad.

Si bien los materiales compuestos sostenibles pueden tener costos iniciales más altos en comparación con los compuestos convencionales, ofrecen beneficios potenciales a largo plazo en términos de impacto ambiental reducido, eficiencia de recursos y ahorros en costos del ciclo de vida. A medida que la sostenibilidad se vuelve cada vez más importante y las tecnologías continúan evolucionando, es posible que la brecha de costos entre compuestos convencionales y sostenibles se reduzca con el tiempo.

Si queremos mantener una industria de materiales compuestos relevante en España, debemos desarrollar imperativamente tecnologías económicamente viables de reutilización, reciclado, nuevos materiales sostenibles y por supuesto técnicas de fabricación que permitan la reutilización o eliminación de materiales auxiliares, disminuyendo el consumo de energía durante el proceso productivo.

El presente documento, pretende dar una visión de la situación en España de las tecnologías de reutilización, fabricación, reciclado y desarrollo de nuevos materiales sostenibles, proponiendo posibles soluciones y vías de desarrollo, y manteniendo o incrementando , si cabe, el liderazgo español en el área de materiales compuestos de altas prestaciones, ampliando la base industrial de nuestro país a través de nuevos desarrollos tecnológicos y generación de sinergias entre los actores principales en este campo: Centros tecnológicos, Universidades y por supuesto  Industria.