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Covestro, el Instituto Fraunhofer para la Tecnología Ambiental, de Seguridad y Energía (UMSICHT) y Carbon Minds GmbH han puesto en marcha el proyecto de investigación CARBEX.
El proyecto conjunto tiene como objetivo validar un proceso de reciclaje para recuperar los aromáticos benceno, tolueno, etilbenceno y xilenos (BTEX) a partir de residuos de trituradoras automotrices (ASR), un flujo de residuos procedentes del reciclaje automovilístico que aún hoy en día se incinera en gran medida. Covestro lidera las actividades industriales del proyecto.
Los aromáticos de BTEX son bloques fundamentales para la industria química. Covestro utiliza benceno como materia prima para producir MDI (diisocianato de metileno-difenilo) y tolueno para producir TDI (diisocianato de tolueno). El MDI se utiliza, por ejemplo, para fabricar espumas aislantes para edificios y frigoríficos, así como componentes estructurales y acústicos para vehículos. TDI se emplea para producir espumas flexibles para colchones, muebles tapizados y asientos de coche.
Al final de la vida útil de un vehículo, componentes como estos, que contienen cantidades significativas de poliuretano, pueden acabar de nuevo en residuos de trituradores de automóviles. Esto significa que CARBEX podría ayudar a cerrar el ciclo en el reciclaje de automóviles.
"Con CARBEX, estamos aprovechando una fuente de carbono que actualmente se quema en su mayor parte", afirma la Dra. Stefanie Eiden, directora de proyecto en Covestro. "Si podemos recuperar benceno y tolueno de residuos de trituradoras automotrices con la calidad requerida para nuestros procesos de producción MDI y TDI, podremos cerrar un ciclo de materiales mientras reemplazamos un paso intensivo en emisiones en la producción de productos químicos básicos."
Hoy en día, los aromáticos se producen principalmente mediante el craqueado con vapor de nafta de origen fósil. Solo en Alemania, este proceso genera alrededor de 8 millones de toneladas métricas de CO₂e en emisiones directas de proceso cada año, además de aproximadamente 11 millones de toneladas métricas asociadas a la extracción de crudo y la producción de nafta.
Al mismo tiempo, en Alemania se generan más de 466.000 toneladas métricas de residuos de trituradoras automotrices (ASR) cada año. Alrededor de 210.000 toneladas métricas se utilizan para la recuperación de energía o se eliminan. De media, el poliuretano representa el 20% de este flujo de residuos en peso, aunque la cuota puede variar significativamente según su origen.
CARBEX se basa en la tecnología patentada Pyromat de Fraunhofer UMSICHT. Combina la pirólisis con un proceso posterior de reforma autocatalítica, en el que el coque de pirólisis generado durante el proceso se utiliza tanto como catalizador como adsorbente.
A temperaturas de alrededor de 500 °C, componentes del coque como el carbonato de calcio, el dióxido de titanio y el cobre favorecen la formación de compuestos aromáticos. Al mismo tiempo, se unen a halógenos como el cloro y el bromo, impidiendo que entren en el aceite de pirólisis. Esto elimina la necesidad de un catalizador externo costoso, que perdería rápidamente su eficacia debido a contaminantes en los flujos de residuos del mundo real.
En pruebas preliminares a escala de laboratorio utilizando residuos de trituradoras automotrices (ASR), Fraunhofer UMSICHT logró un contenido de BTEX del 62% en peso en el aceite de pirolisis —alrededor de un 60% superior al de los aceites convencionales de pirólisis— y redujo el contenido halógeno hasta en un 99%. Según los cálculos del instituto, las emisiones relacionadas con el proceso Pyromat ascienden a alrededor de 1,1 toneladas métricas de CO₂e por tonelada métrica de BTEX, casi un 40% menos que las 1,6 a 1,8 toneladas métricas asociadas al craqueamiento por vapor.
"La tecnología Pyromat utiliza coque de pirólisis tanto como catalizador como adsorbente. Esto hace que el proceso sea robusto y rentable, especialmente cuando se trata con corrientes de residuos altamente contaminadas", explica el Dr. Thomas Fehn, director de proyecto en la sucursal de Fraunhofer UMSICHT en Sulzbach-Rosenberg. "Como parte del proyecto, estamos llevando este enfoque desde el laboratorio hasta una operación continua a escala piloto a un rendimiento de 10 kilogramos por hora."
Según estudios de mercado, la adopción industrial generalizada del proceso podría reducir el CO₂ en Alemania hasta en 640.000 toneladas métricas al año. También reduciría las emisiones relacionadas con materias primas reemplazando la nafta de origen fósil.
CARBEX abarca toda la cadena de valor, desde la producción de BTEX hasta su uso en aplicaciones industriales. Fraunhofer UMSICHT está adaptando su planta de pirólisis existente, convirtiendo un reactor de cama fija en uno de cama móvil e identificando condiciones de funcionamiento estables. El objetivo es producir al menos 50 kilogramos de aceite de pirólisis rico en BTEX con niveles de halógenos inferiores a 30 ppm, el umbral para su procesamiento posterior en plantas industriales a gran escala.
Covestro está desarrollando un proceso de separación basado en modelos para recuperar los aromáticos individuales benceno y tolueno del aceite de pirólisis mediante destilación. Posteriormente, validará su idoneidad para su uso en la producción de MDI y TDI y realizará una evaluación tecnoeconómica. Como socio independiente, Carbon Minds GmbH es responsable de la evaluación del ciclo de vida (LCA) de cuna a puerta conforme a ISO, de la nueva cadena de valor.
El potencial es significativo. Los análisis del sector muestran que en Alemania se producen más de 2,6 millones de toneladas métricas de aromáticos cada año, con un valor de mercado de alrededor de 1.950 millones de euros. Al mismo tiempo, los requisitos regulatorios para el reciclaje se están volviendo más estrictos.
Por ejemplo, el Reglamento de Vehículos al Final de su Vida Útil (ELVR) de la UE introducirá objetivos obligatorios de contenido reciclado para los plásticos utilizados en vehículos a partir de 2032. Parte del material reciclado tendrá que proceder de vehículos en fin de vida útil. El poliuretano reciclado químicamente mediante el proceso CARBEX podría ayudar a cumplir estos requisitos.
El proyecto CARBEX (septiembre de 2026 a agosto de 2029) está financiado por el Ministerio Federal de Investigación, Tecnología y Espacio de Alemania dentro de su programa de financiación "Evitando emisiones de procesos relevantes para el clima" (KlimPro-Industrie II).
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