Descripció del projecte
Les resines d’intercanvi iònic són polímers en forma d’esferes de gel que son capaces d’intercanviar ions (cations o anions) dins del polímer amb ions presents en una solució que passa a través d’ells. Les resines sintètiques s’utilitzen principalment per purificar aigua, però també en altres aplicacions, com per exemple en el procés de separació d’alguns elements. Les resines en forma de perla de gel solen tenir àcid sulfònic o carboxílic sals d’amoni quaternari en el seu interior. Aquests polímers contenen grups àcids i per tant és poden classificar com intercanviadors d’àcid o cations, quan intercanvien ions positius, com l’hidrogen y ions metàl·lics. S’ha de remarcar que els grups base amoni és consideren intercanviadors de bases o anions degut a que intercanvien ions negatius, ions d’hidròxid ordinari o ions d’halurs. Aquests tipus de resines d’intercanvi son materials sòlids amb una baixa densitat i elevada porositat. Quan és submergeixen en una solució, la resina absorbeix la solució incrementant la mida de partícula emmagatzemant en el seu interior la concentració dels ions en solució.
Degut a tot lo explicat anteriorment, aquestes resines són àmpliament utilitzades tant en aplicacions industrials tant en l’àmbit nacional com internacional. En concret, encara que aquestes resines són àmpliament en el sector de purificació d’aigües degut a les seves propietats físiques. En concret, Steros GPA Innovative S.L. (GPA) utilitza les característiques d’intercanvi iònic breument escrits anteriorment per dopar aquestes resines i poder polir materials tant metàl·lics com compostos mitjançant la tecnologia DryLyte, sent aquesta la primera empresa tant a nivell nacional com internacional que poleix materials utilitzant aquesta tecnologia tecnologia. Mitjançant, aquesta tecnologia de post-processat, permet reduir selectivament la rugositat de les mostres, capa per capa i arribar a millorar la durabilitat del producte final en condicions de servei.
A dia d’avui, una vegada és consumeix l’electròlit s’envia directament a la planta d’incineració. Amb el transcurs d’aquesta tesis doctoral, és vol desenvolupar un procés de reutilització i revalorització de l’electròlit i com a conseqüència reduir les emissions de CO2 equivalents produïdes durant el procés d’incineració. En aquest sentit, l’objectiu científic-tècnic d’aquesta tesis doctoral és: (1) desenvolupar un procés de neteja per tal d’utilitzar l’electròlit tantes vegades com sigui possible (mantenint una qualitat de producte inicial acceptable) i (2) una vegada arribi al final de la vida útil revaloritzar-ho per ser utilitzat conjuntament amb altres materials polimèrics per tal de ser utilitzats com a paviment en parcs i/o com a sistemes d’aïllament acústic.
Per tal d’assolir els objectius presentats anteriorment, els objectius específics que és pretenen obtenir són:
(1) Realitzar un anàlisis del cicle de vida de l’electròlit a nivell tant estatal com europeu per tal de veure la viabilitat ambiental en la reutilització d’aquest electròlit,
(2) Estudiar i optimitzar el procés de neteja de l’electròlit sòlid una vegada saturat (una vegada ha arribat al final de la vida útil) i desenvolupar un mètode de recuperació dels ions metàl·lics units a la resina d’intercanvi iònic,
(3) Estudiar la degradabilitat de l’electròlit en funció del nombre de vegades que l’electròlit és regenera i és reutilitza, i
(4) Una vegada l’electròlit no és pot regenerar, revaloritzar el producte final per tal d’evitar enviar aquest producte a la planta d’incineració Aquesta tesis doctoral, és realitzarà conjuntament amb el grup d’investigació DIOPMA de la Universitat de Barcelona; el qual té una elevada experiència en la reutilització i revalorització de materials i en concret de materials polimèrics. En aquest sentit, per la correcta realització d’aquesta tesis doctoral, en termes generals, la següent metodologia és durà a terme:
(1) Anàlisis del cicle de vida de l’electròlit tant a nivell nacional com internacional i d’aquesta manera poder determinar l’empremta de CO2 del mateix
(2) Desenvolupar un protocol de neteja de l’electròlit una vegada aquest arribi al final de la vida útil
(3) Caracterització de la qualitat de l’electròlit en funció del nombre de cicles de reciclatge i poder establir un llindar màxim per tal d’obtenir la qualitat òptima, en termes de degradabilitat, de l’electròlit en condicions de servei
(4) Reutilitzar l’electròlit una vegada no és pugui reciclar més. Per aconseguir-ho és barreja amb materials elastomèrics per tal d’utilitzar-ho com a paviments en parcs i/o com a material emprat per l’aïllament acústic. Degut a que aquest material està en contacte amb l’atmosfera és realitzaran assajos de lixiviats i d’aquesta manera obtenir la millor formulació química (no contamini el medi ambient) així com s’avaluaran les propietats mecàniques a diferents escales dimensionals (tant a escala submicromètrica on s’avaluarà l’adhesió entre l’electròlit i la matriu elastomèrica així com a escala macroscòpica mitjançant la realització d’assajos de tensió-deformació).
Mitjançant aquesta tesis doctoral, permetrà reduir considerablement la quantitat de CO2 que a dia d’avui s’envia a l’atmosfera una vegada aquesta resina d’intercanvi iònic arriba al final de la vida útil.
