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Kenaf, composites, coches y móviles

admin — Mon, 22 Jun 2009 19:02:30 +0000

Considerada tradicionalmente como una fibra basta, el kenaf está encontrando un lugar en los mercados electrónicos y de automoción. Su combinación con PLA, un bioplástico proveniente de fuentes naturales como el maíz, ilustra el nuevo enfoque en el desarrollo de los materiales que estamos experimentando. 2009 ha sido declarado como el año Internacional de las Fibras Naturales y esta entrada es la tercera en una serie dedicada a ellas.

¿Qué es el kenaf?

El kenaf, o Hibiscus Cannabinus, pertenece a la familia de las Malvaceas y se produce en todos los continentes, pero los mayores productores son India y China. El kenaf y sus fibras son a menudo comparados con el yute y el cáñamo, con los que comparte muchas de las aplicaciones descritas a continuación:

Usos tradicionales, de bajo valor: cuerda, cordel, textil, uso en establos y en alimentación animal
Aplicaciones innovadoras, de valor medio: papel, productos de madera, esteras medioambientales, material absorbente para aceite y líquidos
Aceite de kenaf: comestible, también puede ser usado en cosmética, lubricantes o producción de biofuel
Materiales compuestos o composites, alto valor: las fibras de kenaf pueden ser usadas como relleno o refuerzo, con resinas epoxy o termoplásticos

Además de compartir muchas de las citadas aplicaciones, el kenaf comparte su resistancia con el cáñamo y el yute, que los convierte en cultivos doblemente ecológicos, ya que no requieren mucha agua, pesticidas o fertilizantes para crecer sanos.

Producción

Samsung Cheil en Malasia

Samsung Cheil, la filial coreana del grupo Samsung, estrenaba en 2008 un centro para la recogida, procesamiento, empaquetado y distribución de la fibra de kenaf. Aunque tradicionalmente dedicada al negocio textil, Samsung Cheil ha diversificado su negocio para cubrir otro tipo de materiales y productos químicos. La importancia estratégica del centro en Malasia, que es fruto de un esfuerzo entre Samsung Cheil y Symphony Advance Sdn Bhd (SASB), es el desarrollo y comercialización de materiales compuestos de plástico y fibras de kenaf. El objetivo inicial es exportar 1000 toneladas al mes, aunque se prevee duplicar este volumen cuando se empiece a comercializar el material en Japón. El valor añadido de la fibra de kenaf, cuando es usada en materiales compuestos, puede ser suficiente para permitir la sustitución de tabaco por el cultivo de kenaf.

Kenaf Green Industries

Con sede en Israel, Kenaf Green Industries pone a disposición de sus clientes su conocimiento sobre producción, transformación y comercialización de kenaf, ayudando a nuevos productores a establecer su negocio. Kenaf Green Industries ha empezado un proyecto piloto en Etiopía para Global Energy, teniendo como objetivo la plantación de 10,000 hectáreas de kenaf, que complementarán la producción actual de ricino.

Mejorando el papel

Según Treehugger, y el departamento de Agricultura de los Estados Unidos, USDA, el kenaf mejora el rendimiento de los árboles en la fabricación de papel. Las fibras de kenaf contienen menos lignino que la pulpa de madera, y por lo tanto facilitan el proceso de producción, reduciendo costes energéticos. El uso de fibras de kenaf en papel también mejora sus propiedades, haciéndolo más resistente, más blanco y mejorando el resultado final de la impresión. Es por estas razones por las que también se usa en papel reciclado.El kenaf no es la única fibra, o componente, natural que compite para sustituir a los árboles como materia prima del papel. Otros candidatos son el cáñamo, el bambú y el bagazo obtenido de la caña de azúcar.

Vision paper es un productor de papel que no usa árboles, en los Estados Unidos. Vision paper se ha visto afectado por el cierre de fábricas de papel estadounidenses y desde marzo del 2008 busca comprar su propio equipo, para seguir produciendo de manera independiente papel en base a fibras de kenaf.

Composites o materiales compuestos

Toyota y los coches

Toyota ha investigado el uso de kenaf en aplicaciones de automoción durante casi una década. Toyota usó kenaf como material en el marco de una puerta en el 2000, pero en 2008 ya lo usaba en 5 componentes en un total de 27 modelos, principalmente de gama alta. Algunos de los primeros ejemplos de partes de coche donde Toyota usó kenaf:

2000: Celsior. Marco puerta. Composite kenaf/polipropileno
2001: Brevis. Marco puerta. Composite kenaf/polipropileno
2003: Harrier. Marco puerta y panel de asiento. Composite kenaf/polipropileno
2003: Raum. Cubierta de rueda de recambio. Composite kenaf/ácido poliláctico

En mayo del 2008, Toyota anunció un acuerdo con el Instituo Indonesio de Investigación del Tabaco y Fibras para llevar a cabo un programa de desarrollo de semillas de kenaf. Toyota se ha puesto como objetivo el hacer todas las partes del interior de sus coches con materiales renovables, por lo que el conocimiento sobre la producción del kenaf se ha vuelto más vital que nunca.

NEC y los móviles

La combinación de ácido poliláctico, PLA, y fibras de kenaf para crear un material biocompuesto o biocomposite como el usado para producir la pieza del Raum de Toyota, es una tendencia muy marcada en el mercado de los materiales. Hemos visto ejemplos de biocomposites, además de en aplicaciones automotivas, en productos electrónicos como es el caso del Eco-Mobile de NEC. Aquí os traduzco la definición de NEC de su Eco-Mobile:

Un móvil cuya cubierta está hecha de bioplástico reforzado con fibras de kenaf. El material consiste en ácido poliláctico proveniente de maíz al que se le han añadido fibras de kenaf y un aditivo de NEC como agentes de refuerzo. El nuevo bioplástico tiene mejores propiedades mecánicas y mayor resistencia al calor que el PLA y su proceso de producción reduce a la mitad las emisiones de CO2 originadas por un plástico convencional. Es la primera vez que se usa un material con tales credenciales medioambientales para producir la cubierta de un móvil. El Eco-Mobile fue sacado al mercado el 10 de marzo del 2006 por NTT DoCoMo bajo el nombre comercial “FOMA(R) N701iECO”.

Conclusión

El kenaf, como la mayoría de las fibras naturales, sigue manteniendo un gran potencial por explotar en el mundo de los materiales. Su uso en combinación con bioplásticos podría mejorar las propiedades de estos, abriendo nuevas aplicaciones para ambos materiales.

Entradas de mundomaterial relacionadas:

2009 Año Internacional de las Fibras Naturales: el Fique en Colombia

2009 Año Internacional de las Fibras Naturales

Radiador de coche en bioplástico

Otras fuentes de información:

Samsung Cheil Kenaf Malaysian project: http://www.bernama.com/bernama/v5/newsindex.php?id=354548

Try Out the 5 Best Kinds of Tree-Free Paper: http://planetgreen.discovery.com/work-connect/tree-free-paper.html

Composites with PLA used in automotive; http://www.toyota.co.jp/en/environment/recycle/design/recycle.html

Presentation on kenaf and automotive applicatiosn by Toyota: http://www.bc.bangor.ac.uk/suscomp/assets/pdf/car%20components.pdf

NEC Eco-Mobile: http://www.nec.co.jp/eco/en/annual2006/02/2-1.html

Foto: photo credit: MShades

Las directivas WEEE y RoHS: ¿Cómo han afectado a los plásticos?

admin — Wed, 06 Aug 2008 15:13:04 +0000

Introducción

Hoy hablaré de cómo el mercado electrónico está cambiando su política de sostenibilidad, en gran parte forzado por legislación europea. Para entendernos, cuando hablo de productos electrónicos me refiero a los móviles, ordenadores, reproductores de DVD y CD, etc.

Un informe del 2007 de la Universidad de la ONU estimaba que la cantidad de aparatos electrónicos y eléctricos, AEE, puesto en 2005 en el mercado EU27 fue de 10,3 millones de toneladas. En 2005 la cantidad de residuos de aparatos electrónicos y eléctricos, RAEE, fue entre 8,3 y 9,1 millones de toneladas. El mismo informe pronostica que en 2020 la cantidad de RAEE ascenderá a 12,3 millones de toneladas.

La cantidad de residuos generados en Europa y como son estos son tratados ha conducido a tres legislaciones europeas: WEEE (o RAEE), RoHS y REACH, en sus siglas en inglés. Si no sabéis mucho de cómo los residuos electrónicos son tratados en países en vías de desarrollo y los riesgos que conlleva, echar un vistazo a los enlaces al final de este post, en la categoría Otros.

WEEE directive, Waste electrical and electronic equipment, 2002/96/EC

Directiva RAEE, Residuos de aparatos eléctricos y electrónicos, 2002/96/EC

Esta directiva, a la que me referiré por sus siglas en ingles, WEEE, pone objetivos para la recogida, reciclaje y recuperación de todo tipo de AEE. Gracias a esta directiva, los productores de AEE son responsables de sus productos, incluso cuando acaba su vida útil. La mayoría de los productores han decidido unirse a sistemas de gestión nacionales, que suelen ser organizaciones sin ánimo de lucro o fundaciones que gestionan los residuos por una cuota. Algunos productores han decidido crear asociaciones propias, como es el caso de ERP Recycling. En este caso, los productores reciclan y gestionan sus propios productos. Por lo tanto deberían ser recompensados a largo plazo por los cambios que efectúan ahora en sus productos para facilitar el reciclaje.

RoHS directive, Restriction of the use of certain hazardous substances in electronic equipment, 2002/95/EC

Directiva RoHS, Restricción del uso de ciertas sustancias peligrosas en equipo electrónico, 2002/95/EC

La Comunidad Europea es consciente de que productos consumidos en Europa acaban en otros países, como China y la India, donde las condiciones de reciclaje y tratamiento no están correctamente legisladas. El contenido tóxico presente en la gran parte de los aparatos electrónicos suele ser reciclado por trabajadores sin protección que acaban envenenándose. Por esto, y también por los riesgos para usuarios Europeos, se redactó la directiva RoHS. Limita el uso de los siguientes materiales peligrosos:

Plomo
Mercurio
Cadmio
Cromo hexavalente
Bifenil polybrominado, PBB
Difenil polybrominado, PBDE

La sustitución de estas sustancias ha dado lugar a nuevas tecnologías y alternativas, generando un clima de competición en la industria europea. También es interesante considerar el efecto que tienen ambas directivas en compañías fuera de Europa, ya que la legislación se les aplica igual si sus productos acaban aquí.

REACH Regulation, Registration, evaluation, authorisation and restriction of chemical substances, EC 1907/2006

Regulación REACH, Registro, evaluación, autorización y restricción del uso de sustancias químicas, EC 1907/2006

REACH hace responsables a los productores e importadores de sustancias químicas de obtener información sobre sus productos y registrarla en una base de datos central. Algo peculiar ocurre cuando le explico a alguien de que va REACH. Si hablo con mis amigos o familia, la respuesta suele ser: ¿Cómo que tienen que hacer pruebas a las sustancias químicas? ¿Eso no se hace ya? Evidentemente si la discusión es de trabajo, la contestación es: Esto matará a la pequeña empresa ¿Se dan cuenta de cuanto nos va a costar? Las dos contestaciones son lógicas, pero yo prefiero estar segura y que las sustancias químicas sean analizadas antes de entrar en el mercado. Tampoco es como si nunca nos hubiésemos equivocado en el pasado con respecto al peligro para la salud que supone un producto químico, ¿no? Sin embargo, supone un gran esfuerzo para la industria química y por ello REACH será implementado en fases durante 11 años.

Diseño sostenible

Antes de que los productos electrónicos se conviertan en residuos, incluso antes de que sean puestos en el mercado, muchas cosas se pueden hacer para disminuir su impacto negativo en la salud y el medioambiente. Lo primero, por supuesto, es conseguir que el producto cumpla las dos directivas, RoHS y WEE. Esto significa que todas las sustancias cubiertas por RoHS tienen que ser sustituidas. Los cambios que se necesitan en materiales y tecnologías para eliminar el plomo de las soldaduras, por ejemplo, merecen un post. Yo me centraré más adelante en la sustitución de los retardantes de llama brominados.

Otras cuestiones que los diseñadores han de tener en cuenta a la hora de diseñar un nuevo producto electrónico para que sea más sostenible son:

reducción del consumo de energía
reducción del peso
reducción en el uso de embalaje o en el impacto que este tiene
etiquetado claro de los materiales, especialmente de los peligrosos.
piezas de plástico que pesen más de 25 gr deben ser marcadas
reducción en la variedad de materiales
productos fáciles de desmantelar, lo que se consigue evitando piezas pequeñas o usando un solo tipo de tornillo
eliminación de tratamientos que no son compatibles con el reciclaje, como pinturas y/o etiquetas
aumentar el contenido de material reciclable o de piezas reusables, para que el reciclaje sea rentable
aumentar la vida útil del producto, a través de diseño modular o haciendo productos más resistentes

La mayoría de los puntos de la anterior lista son bastante obvios. Tampoco son nuevos para los productores de aparatos electrónicos. Pero sólo ahora, cuando se han vuelto responsables del reciclaje y tratamiento de sus productos, han empezado a aplicarlos.

Los plásticos en los aparatos electrónicos

Los aparatos eléctricos y electrónicos, AEE, representan un 6% del volumen de plástico usado en Europa, según el informe anual de 2007 de PlasticsEurope. El contenido medio de plástico en los RAEE es de un 30%, pero se espera que crezca a medida que productos nuevos se convierten en residuos. Los plásticos más comúnmente usados en los AEE son termoplásticos, como PS, PP, ABS o PC.

Aunque muchos otros son también usados, la variedad de plásticos encontrados en AEE es relativamente pequeña si se compara con otras aplicaciones, como embalaje.

La directiva WEEE establece los siguientes objetivos para tratamiento de residuos de aparatos electrónicos:

65%: reutilización y/o reciclaje, sea químico o mecánico
75%: recuperación, incluyendo reciclaje e incineración con recuperación de energía

Es decir, el plástico presente en los RAEE debe ser reciclado o recuperado al menos en parte para alcanzar los objetivos marcados por la legislación. Los termoplásticos usados en EEE suelen tener un valor más elevado que el PE o el PET, usados en embalaje, y por lo tanto el reciclaje debería ser más rentable. Sin embargo, cuando se compara con el reciclaje de coches resulta menos económico ya que las piezas obtenidas son más pequeñas. Probablemente el mayor desafío tecnológico al que se enfrentan los recicladores es el de eliminar las substancias tóxicas prohibidas en la directiva RoHS. Esto resulta necesario pues de otra forma los plásticos reciclados obtenidos no podrían ser vendidos en Europa, ya que no cumplirían la directiva RoHS.

Con casi 3 millones de toneladas de plástico usadas en los EEE en Europa, la industria se ha visto forzada a adaptarse con prontitud a las nuevas necesidades instigadas por la legislación. Aquellas compañías que han desarrollado tecnologías y materiales conformes a la directiva RoHS tienen una ventaja competitiva, ya que los productores de EEE necesitan cambiar de materiales.

Una de las materias con mayor competitividad es la retirada del mercado de PBB y PBDE, retardantes de llama brominados. En este momento, los siguientes productores de aditivos venden alternativas a estos compuestos (Fuente: Ministerio Danés de Medioambiente, 2006):

Por supuesto, también existen productores y distribuidores de plástico que ofrecen grados especiales sin PBB o PBDE para el mercado electrónico. Pero como ya he mencionado anteriormente, cada una de las sustancias en la lista de RoHS ha provocado el desarrollo de nuevas soluciones, generando bastantes cambios en el mercado. Es fácil que ocurra un cambio de poder en la industria cuando los cambios legislativos son tan exigentes como estos, ya que los participantes tienden a adaptarse a diferentes ritmos.

El tema es realmente muy amplio, con muchas tecnologías que podrían analizarse. Si tenéis alguna preferencia, no dudéis en hacérmelo saber. Yo por mi parte intentaré hacer un post sobre el plástico reciclado lo antes posible. Mientras tanto, divertíos visitando algunos de los enlaces a continuación para saber más de este tema: