Atzera egin dezaketen karbono piezak

Oihartzuna izan zuen 2014an: gominola itxurako erretxina mota bat, moztu eta gero moztutako zatiak elkarren kontra jarri eta denbora gutxian berriro bat egiten zuena. Kontaktu edo presio hutsarekin bere burua konpontzen zuena, nolabait.

Cidetec zentro teknologikoak sortu zuen erretxina hura. Cideteceko Gainazalen Ingeniaritza zentroak. Zerk azaltzen du moztutako erretxinak berriro bat egitea, aurreko ezaugarriak berreskuratuz? Kimika dinamikoak. «Materialetan lotura kimiko itzulgarriak sartzeak», azaldu du Alaitz Rekondok. Cideteceko Polimeroen eta Konpositeen Unitateko arduraduna da Gainazalen Ingeniaritza zentroan, Miramonen (Donostia).

Material arruntetan lotura kimiko horiek ezin dira itzuli, ez dute atzera bueltarik, baina, materialei lotura kimiko itzulgarri batzuk sartuz gero, horrek propietate berriak ematen dizkie. Polimeroen eta Konpositeen Unitateko ikertzaileak poliuretano eta epoxi erretxinekin lanean ari ziren. Likido gogortzailearen bidez lotura kimiko itzulgarriak sartu zizkieten, eta horrela lortu zuten bere burua konpontzen zuen erretxina. Kasu horretan poliuretano elastikoan lortu zuten, materialbigunean. 3R izena jarri zioten teknologiari, materiala konpontzeko modukoa, birprozesagarria eta birziklagarria delako.

Lotura kimiko itzulgarri mota asko daude. Cidetecen sufrearekin probatzen ari ziren, eta disulfuro batekin —bi sufre atomo— lortu zituzten lotura itzulgarriak.

Zortzi urte geroago, Cideteceko ikertzaileak lanean ari dira lotura itzulgarri hori aeronautikan, autogintzan, trenetan eta haize errotetan erabiltzeko.

Normalean plastiko termoegonkorrak erabiltzen dira sektore horietan: «Bi osagai nahastuta sortzen dira: bi osagaiek erreakzionatu egiten dute, eta, erreakzioa gertatu eta gero, sare egonkor bat osatzen da haien egituran. Materiala termoegonkorra bihurtzen da, ezin da urtu». Polimero bakar bat bihurtzen da, eta oso material egonkorrak dira. Horregatik erabiltzen dituzte hegazkin, tren, auto eta haize errotetan.

Baina badute ifrentzua: eginda daudenean, oso zaila da haiek birprozesatzea, konpontzea eta birziklatzea. Arazo hori irudikatzen dute hegazkinen hilerriek eta pilatutako haize erroten palek.

Arazo hori konpontzeko ikertzen eta produktuak garatzen ari da Cideteceko Polimeroen eta Konpositeen Unitatea. Horretarako ez ditu plastiko termoegonkorrak erabiltzen, bitrimeroak baizik. Termoplastikoen —beroarekin urtzen dira— eta plastiko termoegonkorren tarteko zerbait dira. «Egitura aldetik termoegonkorrak dira, sare bat dira, baina sarearen puntu bakoitzean lotura kimiko itzulgarri bat sartzen dugu», zehaztu du Rekondok. Lotura kimiko itzulgarri horrek haren propietateak aldatzen ditu: «Beroa edo estimulu jakin batzuk aplikatuz gero, lotura kimiko horiek alda daitezke, eta material hori birprozesatu, konpondu edo birziklatu».

Material bigunetan lortutakoa material konposatuetara edo konpositeetara eraman zuten Cidetecen. Lotura dinamikoak zituen erretxina karbono zuntzari gehitu zioten. Erretxinak materiala lotu egiten du, trinkotasuna ematen dio. Ikusi zuten haien epoxi erretxinak epoxi erretxina arrunta erabiltzen zen gauza bererako balio zuela; baina haiena berriro prozesatu, konpondu eta birziklatu zitekeela. «Interes handia sortu zuen enpresen artean», gogorarazi du Rekondok.

Sektore korapilatsuak

Prozesu korapilatsua da hegazkinen fuselajeak, autoen eta trenen karrozeriak eta haize erroten palak egitea. Materiala edukita ere, bakoitzaren premiak ezberdinak dira ekoizteko prozesuan, neurrietan, ezaugarri mekanikoetan eta erabileran. Enpresa eta ekoizle bakoitzari egokitutako erretxina sortzen ari da urteotan Cidetec.

Karbono zuntz lehorraren geruzak jarri, moldea itxi eta erretxina likidoa sartzen dute moldean. Zuntz guztia busti behar du, eta molde guztia bete. Sobran dagoena atera egiten da. Likidoak denbora behar du erreakzio kimikoa gertatzeko eta gogortzeko. «Gure kasuan», azaldu du Rekondok, «katalizatzailerik erabili gabe, gutxienez ordu erdi bat».

Autogintzako enpresek ez daukate ordu erdi bat pieza bakoitzaren zain egoteko. «Bi minutuan egin behar duzula esaten dizute», jarraitu du. «Horregatik, lanean ari gara katalizatzaileak erabiliz eta beroa aplikatuta, saretze erreakzio hori, gogortze hori, bi minutuan egiteko». Lortu dute.

Trenetan, berriz, karrozeriek suaren aurkako materialez eginak izan behar dute, eta oso araudi zorrotza dute horretarako.

Haize errotetan arazoa da moldeak oso handiak direla, erretxin likidoa giro tenperaturan sartzen dutela —30 bat gradutan—eta, hala ere, likidoak biskositate txikia izan behar duela. Izan ere, erretxina zenbat eta gehiago berotu, orduan eta likidoagoa da. Haize erroten kasuan giro tenperaturan likidoa izatea lortu behar dute, moldeko karbono zuntz guztia ondo bustitzeko.

Beste erronka bat: haize erroten palak pieza bakarrean egiten dituzte, eta 60 metroko pala baten moldea ondo bustitzeko denbora behar da (autogintzan segundo gutxi batzuetan sartzen dute erretxina guztia). «Prozesu hori oso luzea da, eta horrek esan nahi du erretxinak biskositate txikikoa izan behar duela denbora askoan eta erreakzio kimikoa atzeratu egin behar dela, gutxienez ordu erdi bat, erreakzionatzen hasten denean gogortu egiten baita», argitu du buruhaustea Rekondok.

Cidetecek garatutako erretxinaren ekarpen nagusietako bat da bide ematen duela karbono zuntza eta erretxina nahastuta dituen polimeroa birziklatzeko. Nola? Rekondok bi modu aipatu ditu: alde batetik, birziklatze kimikoa; bestetik, materiala birrintzea. Biak ikertzen ari dira.

Normalean, material termoegonkor bat ezin da disolbatu, haren sarea egonkorra delako. «Baina material honek lotura dinamikoak dituenez eta lotura dinamiko hori puskatu dezaketen produktu kimikoak daudenez, disolbatu daiteke», Rekondoren arabera. Pieza disolbatzaile batean sartu, lotura kimikoak puskatzeko substantzia kimiko bat gehitu eta polimeroa disolbatu egiten da.

«Horrela karbono zuntza berreskuratzen da, garbia eta propietateak galdu gabe, berriro erabiltzeko moduan», jarraitu du Rekondok. Eta disolbatutako erretxina? Hori ere erabilgarria da, baina aztertzen ari dira nola: «Zeren ez da hasierakoa, polimero osatu bat baizik, baina erabilgarria».

Birziklatzea

Hori litzateke karbono zuntza duten konpositeak berreskuratzeko sistemarik egokiena, bide ematen duelako karbono zuntza berreskuratzeko, zuntz itxurarekin eta ezaugarri guztiekin. Baina sistema horrek badu aitzakia bat: «Prozesu kimiko bat da, eta disolbatzaile bat eta gai kimiko bat erabiltzen dira. Jasangarritasunaren ikuspegitik ez da egokiena. Hala ere, gaur egungo sistemekin alderatuta, aurrerapauso handia da».

Birziklatzeko bigarren aukeran, aukera mekanikoan, materiala birrindu egiten da zuzenean, hauts bihurtu. Gaur egun, askotan hori egiten da konposite arruntekin, eta beste material batzuei nahasten zaie.

Cidetecen garatutako konpositearen kasuan, ordea, erretxina dinamikoa du, eta, presioa eta beroa aplikatuz gero, beste pieza bat osa daiteke, «propietate mekaniko nahiko txukunak dituena». Erretxina dinamikoaren propietate mekanikoei eutsiko lieke, baina zuntz motzak izango lituzke. Ez da hasierako karbono zuntza berreskuratzen.

Materialaren garapenean, Europako Batasuneko hainbat ikerketa proiektutan parte hartzen ari da edo aritu da Cidetec. Noizbait iritsiko al dira Cidetecek garatutako erretxinarekin sortutako konpositeak auto, tren, hegazkin eta haize errotetara? «Espero dut baietz, horretan ari gara, baina ez da erraza», erantzun du Rekondok. «Sektore bakoitzak arazo ezberdin bat du industrializatzeko, eta batzuetan homologazio eta ziurtapen prozesuak oso luzeak dira. Ez da izango luze gabe».

Hamabost ikertzailek osatzen dute Polimeroen eta Konpositeen Unitatea. Guztiak dira EHUn ikasitakoak, gehienak kimikariak eta gainerakoak ingeniariak. Goi mailako ikerketa, Euskal Herrian egiteaz gain, euskal herritarrek egiten dute.