Materiales multifásicos basados en biopolímeros con capacidad de almacenamiento energético para uso en edificación sostenible

Las láminas de impermeabilización de edificios son materiales multifásicos funcionales de gran consumo, elevado valor añadido y singular interés científico-técnico, formulados a base de un betún asfáltico, fillers y polímeros elastoméricos o plastoméricos. El presente proyecto tiene por objetivo generar la base de conocimiento necesaria para el diseño de nuevos betunes modificados de altas prestaciones para su uso en membranas impermeabilizantes, de forma que permitan dar un salto tecnológico respecto a los productos existentes en el mercado mediante la mejora de sus propiedades mecánicas con materiales sostenibles y la dotación de nuevas propiendas térmicas encaminadas al almacenamiento de calor y aprovechamiento energético. Dicho avance se planteará en dos etapas consecutivas donde, en primer lugar, se abordará la sustitución de los polímeros tradicionales por nuevos biopolímeros celulósicos para, así, dar lugar a membranas de propiedades termomecánicas mejoradas, formuladas con materiales amigables con el medio ambiente. En una segunda etapa, se pretende dotar a las membranas anteriores de nuevas capacidades de almacenamiento energético, lo que supone una clara innovación tecnológica y la posibilidad de la apertura de nuevos modelos de negocio donde converjan los sectores de la impermeabilización y de la energía.

En la primera etapa, se obtendrán una gama de biopolímeros celulósicos mediante el injerto de distintos grupos funcionales terminales, para a continuación, llevar a cabo la modificación reactiva del betún. En ella, se promoverá reacciones químicas entre los componentes del betún y los biopolímeros celulósicos modificados, de forma que, a partir de las leyes que gobiernan el trinomio procesado-estructura-propiedades, se podrán seleccionar las condiciones de procesado (tipo y concentración de biopolímero celulósico, tiempo de reacción, velocidad de agitación, temperatura de procesado, etc.) que proporcionan betunes modificados con las mejores propiedades termo-reológicas y tecnológicas para su uso en edificación.

Estos prototipos constituirán la base para estudiar/mejorar sus propiedades de almacenamiento y transferencia de calor. Para tal fin, se incorporarán los conocidos como materiales de cambio de fase (MCF, con capacidad de almacenar energía mediante su cambio de estado, en forma de calor latente) seleccionando un reducido grupo de origen natural (ácidos grasos) y, además, se añadirán aditivos capaces de incrementar la conductividad térmica de la membrana bituminosa. De esta forma, las membranas obtenidas permitirán una mejor eficiencia energética de los edificios en los cuales se apliquen ya que, seleccionando MCF con distintos puntos de fusión, se podrán emplear como aislamiento interno de viviendas, aislamiento con amortiguación térmica y captadores solares de baja temperatura o recuperación del calor residual en la industria. Antes de incorporar estos materiales de cambio de fase a los betunes, será necesario su microencapsulación, para evitar el empeoramiento de las propiedades reológicas de las membranas al sobrepasar la temperatura de fusión del material de cambio de fase, impidiendo, por lo tanto, su aplicación real en edificación. Finalmente, balanceando las propiedades termo-mecánicas, tecnológicas y térmicas de las membranas resultantes con los costes de producción que conlleva el uso de los distintos materiales de cambio de fase, y su microencapsulación, se podrá seleccionar la formulación más adecuada para desarrollar membranas impermeabilizantes para edificación con altas prestaciones en puesta en servicio y que permitan una mejor eficiencia y aprovechamiento energético de sus edificios. El empleo de material lignocelulósico para la producción de los biopolímeros procedente de actividades agrícolas o agro-industriales que por sus pobres propiedades no puedan ser más que usadas en la producción de compost, el uso de materiales de cambio de cambio de fase de origen natural (ácidos grasos) en lugar de las clásicas parafinas orgánicas, y el desarrollo de nuevas membranas con propiedades térmicas mejoradas suponen una mejor reutilización y eficiencia de las materias primas disponibles así como un ahorro energético, ya que supone el desarrollo de tecnologías encaminadas a un sistema energético eficiente, sostenible y competitivo.