Residuos de agave y café para aligerar materiales en la industria automotriz

Científicos del Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) trabajan en el desarrollo de materiales ligeros, a partir de polímeros y residuos agrícolas, para contribuir con el desarrollo económico, científico y ecológico del sector automotriz.

El proyecto Laniauto surge a partir de la Convocatoria del Programa de Laboratorios Nacionales 2017 del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt). Fue impulsado desde hace cuatro años, inicialmente, por seis científicos del CIQA. Actualmente cuenta con más de 40 colaboradores de diversas instituciones. “El objetivo de Laniauto es atender las necesidades de innovación en el desarrollo de materiales ligeros para este sector, eso es debido a que los materiales ligeros son una megatendencia que demanda hoy por hoy el sector automotriz”, detalló el doctor Ernesto Hernández Hernández, catedrático Conacyt adscrito al Departamento de Materiales Avanzados del CIQA y responsable técnico del proyecto Laniauto.

El Centro de Investigación en Química Aplicada - CIQA es la institución líder del proyecto que está integrado por un grupo interdisciplinario de investigadores del mismo centro. Los centros socios de este laboratorio son el Centro de Innovación Aplicada en Tecnologías Competitivas (Ciatec) y el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica (Cideteq) y a partir de 2018 se adhirió a esta iniciativa el Centro de Investigaciones en Óptica (CIO). Asimismo, se tienen colaboradores de la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL), Universidad Autónoma de San Luis Potosí (UASLP), Universidad Autónoma de Coahuila (Uadec), Universidad del Papaloapan (Unpa) y Universidad Politécnica de Pachuca (UPP).

Los científicos de Laniauto, a partir de identificar las necesidades del sector con entrevistas a empresarios de la cadena de proveeduría de la industria automotriz y los resultados de diagnóstico del ECATI-Automotriz, plantearon y generaron proyectos de innovación y desarrollo tecnológico con potencial aplicación industrial y transferencia al sector. A raíz de esto, actualmente trabajan con empresas proveedoras automotrices tipo Tier 1, Tier 2, empresas de seguridad, entre otras.

“Estamos haciendo alianzas, no solo con otros centros de investigación, sino con otras universidades que ya tienen experiencia en el tema automotriz. Todo con la finalidad de ir integrando estas capacidades e ir planteando proyectos cada vez más ambiciosos, y también estamos desarrollando proyectos vinculados. Nos pusimos de meta generar nuevos proyectos vinculados o generados directamente de este laboratorio”, agregó Ernesto Hernández.

Uno de los enfoques principales de Laniauto es el aligeramiento de materiales aplicados a la industria automotriz. En ese sentido, investigadores del CIQA trabajan en el desarrollo de materiales plásticos ligeros basados, principalmente, en polímeros y residuos agrícolas. “En este caso, el desarrollo de estos materiales va en el sentido de su aplicación en piezas automotrices en donde se tengan medianos requerimientos de desempeño y que el peso de la pieza deba ser relativamente bajo. Queremos ofrecer el concepto o enfoque ecológico en este tipo de materiales e impulsar a que la industria automotriz introduzca los materiales ecológicos que estamos desarrollando en conjunto con grupos de investigación multidisciplinarios del CIQA, encabezados por los doctores Francisco Rodríguez, Carlos Espinoza y Jorge Romero”, explicó la doctora Adriana Berenice Espinoza Martínez, investigadora asociada A del Departamento de Procesos de Transformación en el CIQA y miembro nivel I del Sistema Nacional de Investigadores (SNI).

Estos materiales están basados en residuos de la industria del agave y la industria cafetalera y van dirigidos a la proveeduría del sector automotriz. Además de la sustentabilidad de estos materiales, tienen como ventaja su costo y un fácil procesamiento y reprocesamiento. “Una vez que se obtienen (los materiales) pueden someterse a diversos procesos de transformación de plásticos como moldeo por inyección, que es una de las principales herramientas que se utilizan para obtener piezas automotrices. También estamos contemplando el abaratamiento en la manufactura de materiales, un aspecto muy importante para la industria automotriz”, añadió Adriana Espinoza.

La especialista aclaró que estos materiales van dirigidos a piezas y componentes donde no esté comprometido un alto desempeño, por ejemplo, no podrían incorporarse altos contenidos de fibras naturales para reemplazar las fibras sintéticas en las defensas de automóviles; actualmente, se utilizan combinadas. “Hablamos de piezas interiores y exteriores que componen a los vehículos, que podrían ir desde la manija de apertura y cierre de las puertas del vehículo, con un tratamiento que proporcione estética, carcasas de espejos exteriores y retrovisores, o bien, en paneles interiores, entre otros”, puntualizó.

De manera preliminar, destacan resultados en cuanto al desempeño de las propiedades mecánicas de estos materiales ligeros sustentables. “Al incorporar residuos agrícolas del tipo fibra, tenemos buena resistencia al impacto, también alto módulo de Young, buena estabilidad térmica, además de la estabilización a nivel de proceso. Hemos diseñado algunas metodologías para la fabricación de los compuestos muy sencillas, en continuo y que aseguran la reproducibilidad de las propiedades de los materiales”, comentó Adriana Espinoza Martínez.

Específicamente, en cuanto a resistencia al impacto, con respecto a polímeros base con los que trabajan los científicos, hay un incremento hasta el momento de 25 por ciento de resistencia al impacto y de 30 por ciento en el módulo de Young. En la evaluación de la propiedad termooxidativa (como parte de la estabilidad térmica), los datos indican que se incrementa el tiempo de oxidación del polímero en proceso, de cinco a 10 minutos. También destacó que no hay generación de residuos secundarios que pudieran tener alguna consecuencia en el producto terminado.

La investigadora indicó que desarrollarán prototipos con base en estos materiales ligeros que serán evaluados conforme a normas y especificaciones de la industria automotriz. Esto tiene como finalidad transferir la tecnología y fomentar el desarrollo de proveedores mediante asesorías especializadas. “Queremos transferir nuestra tecnología, ya tenemos bastante avance en este sentido, dominamos la parte del proceso, toda la parte de obtención y evaluación de piezas mediante moldeo por inyección. Podríamos estar dando, por ejemplo, transferencia tecnológica a una empresa que esté interesada en proveer ese material a alguien más o que ellos mismos lo hagan y tengan el producto terminado”, resaltó.

Respecto a este proyecto y Laniauto en general, los científicos del CIQA no se cierran y desean expandir más las colaboraciones con otras instituciones, consolidar grupos de investigación y continuar la formación de recursos humanos especializados. “En el corto plazo lo que estamos visualizando es consolidar muy bien estos grupos de trabajo para plantear proyectos con estas empresas del sector automotriz. En el mediano y largo plazo buscamos hacer una transferencia tecnológica de estos desarrollos o generar las bases para establecer empresas de base tecnológica y, con esto, buscar la autosustentabilidad del laboratorio”, puntualizó Ernesto Hernández.

La doctora Adriana Espinoza coincide en la necesidad de consolidar un mayor grupo de investigación a nivel nacional y propiciar proyectos igual o más ambiciosos. “Desearíamos conformar un grupo de investigación grande a nivel nacional, principalmente con aquellos centros de investigación, instituciones o comunidades en donde se generen este tipo de residuos para hacer un proyecto mucho más grande. Hay varias convocatorias nacionales y estatales en donde podrían crearse microempresas que generen este tipo de productos y eventualmente podrían tener bastante impacto, como la generación de empleos, entre otros aspectos”.