Plataforma Tecnológica Española de Eficiencia Energética

• Año: 2019
• Fuente: CORDIS
• Acrónimo del proyecto: EXTRU-PUR
• Título del proyecto: Reactive Extrusion Technology for Thermoset Polyurethane Resins to Provide High Performance and Sustainable Plastic Materials in Construction and Related Industrial Markets.
• Identificador de Topic: EIC-SMEInst-2018-2020 - SME instrument
• Esquema de financiación: SME-1 - SME instrument phase 1
• Entidades españolas: INDRESMAT SL (Coordinador)
• Fecha de inicio: 01/02/2019
• Fecha de fin: 31/07/2019

• Presupuesto total: 71.429,00€
• Ayuda concedida: 50.000,00€
• Porcentaje del presupuesto financiado: 70%

• Sector de aplicación: Industrial
• Tecnología principal: Materiales y equipos
• Link (Cordis): https://cordis.europa.eu/project/id/855513
• Estado del arte: El sector de la construcción consume 9,4 Mt anuales de plástico, de las cuales el 92% son termoplásticos, y un 54%, PVC, aunque este conlleva bastantes problemas medioambientales. La extrusión es el proceso de fabricación más efectivo para plásticos destinados a la construcción (los productos plásticos de extrusión cubren el 70% de las aplicaciones del plástico). Para los termoplásticos, esto requiere un alto gasto de energía (se necesita alta presión y temperatura para fundirlo) Por su parte, el Poliuretano (PUR), termoestable, con un potencial contenido en plásticos biológicos superior al 90%, muestra una enorme versatilidad y excelentes propiedades térmicas, mecánicas y químicas, además de altas capacidades de aislamiento térmico y acústico. Por otro lado, el sector de los edificios es responsable del 40% de las emisiones de carbono en la UE, de las cuales el 65% viene de la calefacción. El 25% de la energía que se pierde a través de las ventanas (el punto débil en cuanto a aislamiento de las fachadas) se debe a la conducción de marcos y perfiles, motivo por el que las HEEW existentes usan combinaciones de diferentes materiales para crear una barrera térmica. Sin embargo, esto genera problemas a la hora de reciclarlos. Actualmente, no existen técnicas de producción en masa de productos de sección constante fabricados con poliuretano termoestable rígido espumado. Esto se debe principalmente a que el proceso de extrusión se ha diseñado exclusivamente para materiales termoplásticos puesto que las resinas termoestables presentan problemas de adherencia provocando la obstrucción de los dispositivos diseñados hasta ahora. La pultrusión es el único proceso continuo conocido para productos de sección constante de poliuretano termoestable. No obstante, en dicho proceso se emplean fibras como método de tracción y de refuerzo al permanecer embebidas en la matriz, generando un material compuesto muy difícil de reciclar y sin la posibilidad de generar un material espumado cuyas propiedades de aislamiento son elevadas.

Se espera que en este sector, los materiales plásticos tengan una vida útil de 50 años. Sin embargo, son los termoestables los que presentan mejores propiedades que les permiten alcanzar una vida útil más larga. En el proceso de extrusión, la alta necesidad de energía necesaria para tratar el PVC hace que este sea un proceso poco sostenible al tratar con termoplásticos de origen fósil. Por su parte, el PUR carece de una forma adecuada de generar productos de extrusión en masa. Por otro lado,para cumplir los objetivos europeos contra el cambio climático, el aislamiento de estructuras es crucial para la reducción del consumo de energía y los nZEB.

-Desarrollo de una tecnología de extrusión para PUR de bajo consumo energético y alta productividad que permita incorporar este material a productos extruidos
-Creación de marcos y perfiles de ventanas hechos exclusivamente de PUR, de forma que no es necesaria la separación de materiales a la hora de reciclarlos.

Los objetivos que se persiguen en EXTRU-PUR son múltiples ya que la innovación tiene lugar en 3 niveles (ingeniería tecnológica, diseño de producto y desarrollo de materiales) basado en el carácter multidisciplinar del equipo de INDRESMAT. Desde el punto de vista tecnológico, se persigue un proceso sencillo, de elevada productividad, de bajo consumo energético, flexible y automatizado. Desde la perspectiva del producto se provee de materiales sencillos, de fácil reciclado y con excelentes propiedades térmicas, acústicas e impermeables. Respecto de los materiales, la apuesta es clara y dirigida hacia materias primas de origen renovable para reducir la huella de Carbono de los materiales de construcción.
De forma resumida, EXTRU-PUR se centra en el desarrollo de una tecnología de fabricación eficiente para la introducción a gran escala de productos de sección constante de altas prestaciones para el mercado de la construcción y más concretamente, para el sector de la ventana de alta eficiencia energética.

Impactos técnicos
-Demostrar el potencial de negocio de la tecnología EXTRU-PUR
-Ventanas de alta eficiencia energética
-Implementación industrial de la tecnología de extrusión completamente automatizada para 2023
-Se conseguirá una reducción del consumo del 50% en el proceso de fabricación de marcos y perfiles, lo que se traducirá en un ahorro económico del 10% en el coste energético.
-Empleo de un 40-100% de base biológica reciclable para reducir la huella de carbono
Impactos económicos
-La entrada en el mercado de los marcos y perfiles de ventanas dará unos ingresos de 6 M€ en 2025 y 250 M€ en 2030
Implicaciones sociales
-Contribuir a los nZEB
-Fomentar el uso de bioplásticos
-Reducir el impacto ambiental del PVC
-Dinamizar el impacto de la industria del Biodiesel y el reciclado de nuevos aceites

En el desarrollo tecnológico se esperaba demostrar una prueba de concepto del primer proceso de extrusión de poliuretano termoestable, pretendiendo que dicho proceso se mantuviera estacionario por unos minutos. Se esperaba alcanzar un TRL6-7 de la tecnología de extrusión, cuyo desarrollo posterior (TRL-9) continuará con el programa de financiación EIC Accelerator. Respecto al diseño de producto, el foco se centraba en fabricar una ventana con los perfiles prototipos, métodos y tecnologías propios del sector de la ventana de madera. Dicha ventana sería sometida a ensayos normalizados para su posterior introducción en el mercado, obteniendo así un TRL-9. En relación a los materiales, el objetivo era generar nuevas formulaciones empleando materias primas sostenibles, alcanzando así un contenido superior al 30% de contenido de fuente renovable y TRL 7-8.
Además de la parte técnica, se pretende realizar un estudio pormenorizado del mercado de la ventana a nivel europeo e internacional, haciendo hincapié en el volumen de negocio potencial, competidores, estrategia de entrada al mercado y determinación del precio de venta.

En el transcurso del desarrollo tecnológico del proyecto, se realizaron unas pruebas de concepto con un prototipo industrial (TRL 5-6) en el que se logró extruir una barra cilíndrica de poliuretano termoestable.

No obstante, surgieron problemas de obstrucción del dispositivo de extrusión (https://www.youtube.com/watch?v=AOGRrEFNY_M), principalmente debido a la falta de potencia del sistema de mezclado y propulsión de la resina empleados. Estos problemas se solventarán en el futuro con el diseño una máquina especialmente para nuestro proceso con potencia suficiente para lograr un estado estacionario sin obstrucción.

En el apartado del diseño de producto, se fabricó un conjunto perfil/marco de ventana con la tecnología RIM convencional, el cual se empleó para fabricar una ventana piloto (TRL-9) que posteriormente fue ensayada con los ensayos oficiales del marcado CE para ventanas (https://www.youtube.com/watch?v=S54N5tFtZKM). Los resultados del marcado CE han posicionado a nuestra ventana como una de las más eficientes energéticamente, logrando además resultados técnicos excelentes que nos permiten introducirla en el mercado con un alto potencial de éxito.

Respecto al desarrollo de material, se ha logrado validar a nivel de laboratorio (TRL-4) una formulación con un 40% de materia prima renovable, permitiendo rebajar la huella de Carbono del material y producto final. Se llevó también a cabo un estudio de mercado y de producto, elaborando un plan de negocio con una estrategia empresarial definida y un estudio financiero para la viabilidad de la siguiente fase del proyecto en el programa europeo EIC Accelerator.

A día de hoy, INDRESMAT está implementando la primera fábrica piloto en Barcelona, la cual permitirá introducir en el mercado el nuevo perfil del poliuretano para ventana de alta eficiencia.

Los KPI obtenido del proyecto has sido la obtención de unos perfiles de poliuretano con una transmitancia de 0.80 W/(m2K), un contenido de materias primas procedentes de fuentes renovables hasta 35% y de materias primas reciclada hasta 20-30%. Aliado con un proceso de bajo consumo (~0.13kWh/kg) que una vez automatizado alcanzará una producción de alto rendimiento y la implementación de la economía circular con un proceso de reciclaje optimo alcanzando una cantidad nula de desechos, permitirá lanzar al mercado unas de las ventanas de mejores prestaciones térmicas, acústicas y químicas con una huella de carbono baja de unos 165kgCO2/m2 comparado con las de aluminio y PVC llegando respectivamente a unos 490 y 260 kgCO2/m2 por un precio intermedio entre estos dos materiales.

• TRL inicial: * 5
• TRL objetivo: 7
• TRL alcanzado hasta la fecha: 7