Innovación al servicio del desarrollo sostenible

Repsol es una compañía comprometida con la búsqueda de soluciones energéticas sostenibles. Gracias al trabajo realizado en su Centro de Tecnología, la compañía ha reforzado su liderazgo en el desarrollo de nuevos productos, entre los que destacan el uso de microalgas para la obtención de biocombustibles de segunda generación, la creación de uno de los sistemas más innovadores de los últimos años en el campo del asfalto como es la producción de betunes para carreteras con polvo de neumáticos usados, o el desarrollo de una nueva generación de invernaderos muy avanzados y altamente automatizados que aprovechan mejor la luz solar y utilizan menos agua.

Por M. Redondo

El betún asfáltico constituye uno de los componentes en los procesos de refino del petróleo que tiene aplicaciones para ligar mezclas bituminosas para pavimentación de carreteras y como materia prima en la fabricación de láminas asfálticas para impermeabilización, revestimiento de tuberías, impermeabilización general, productos para sellado de cualquier tipo de juntas, pinturas, adhesivos, etc.

En los últimos siete años, el consumo de  betunes asfálticos ha experimentado un crecimiento sostenido cuyo volumen se ha incrementado aproximadamente un 25%. En 2007, el consumo de betunes asfálticos se acercó  2.500 millones de  toneladas, de las que en torno a un 75% se ha empleado en la fabricación de pavimentos para carreteras y un 25% en la industria de la impermeabilización.

Las características que hacen del betún asfáltico un producto útil en las industrias de la construcción tienen que ver con sus excelentes características de impermeabilidad, su poder aglomerante y su sensibilidad a la temperatura.

Existen diferentes vías de fabricación de  betunes asfálticos. La forma de fabricación de los asfaltos para que presenten las propiedades requeridas es diferente en cada compañía y está adaptada a sus procesos productivos, constituyendo un know how propio.

Estos nuevos asfaltos, que ya se utilizan en Andalucía, Castilla y León, País Vasco y Madrid, tienen una mayor resistenciaal paso de vehículos de manera que incrementan la durabilidad del firme y, de este modo, suponen un importante ahorro económico a medio y largo plazo. Además, favorecen la seguridad, ya que mejoran la adherencia de los vehículos en condiciones de humedad.

La compañía ha desarrollado en su Centro de Tecnología de Móstoles (Madrid) uno de los sistemas más innovadores de los últimos años en el campo del asfalto: la formulación y producción de betunes para carreteras con polvo de neumáticos usados.

El proceso de reciclado consiste en trocear los neumáticos y separar todos sus componentes (metales, tejidos y caucho). El material obtenido, que representa aproximadamente el 80% del producto inicial, se mezcla después con gravas y arenas, formando así las mezclas asfálticas que constituyen los firmes de las carreteras

Este proceso de reciclado ayuda a reducir el problema medioambiental que suponen las 300.000 toneladas de neumáticos usados que se acumulan al año en España. Sus beneficios para el entorno no terminan aquí, ya que también reducen el ruido de la rodadura de los vehículos, por lo que minimizan el impacto acústico.

Estos nuevos asfaltos tienen una mayor resistencia al paso de los vehículos, de manera que incrementan la durabilidad del firme y, de este modo, suponen un importante ahorro económico a medio-largo plazo. Además, colaboran con la seguridad vial, ya que mejoran la adherencia de los vehículos en condiciones de humedad.

El proceso de reciclado consiste en trocear los neumáticos y separar todos sus componentes (metales, tejidos y caucho). El material obtenido, que representa aproximadamente el 80% del producto inicial,  se mezcla después con gravas y arenas, formando así las mezclas asfálticas que constituyen los firmes de las carreteras. Este tipo de asfaltos ya se utiliza en Andalucía, Castilla y León, País Vasco y Madrid.

Por otra parte, una de las técnicas más innovadoras del empleo de emulsiones bituminosas es el del reciclado de pavimentos, donde se aprovecha el material envejecido presente en el firme, para construir una nueva capa. Repsol ha puesto a punto emulsiones bituminosas rejuvenecedoras específicas para esta técnica con excelentes resultados, dando lugar a la completa renovación de pavimentos con una técnica sencilla, eficaz, económica y, sobre todo, ecológica.

Actualmente se están realizando esfuerzos investigadores para poner en el mercado nuevos betunes modificados con polímeros que supongan un nuevo avance en la tecnología de pavimentación de carreteras.

La industria de las especialidades asfálticas está en continua evolución con la aparición constante en el mercado de nuevos productos. En estos momentos se están investigando y desarrollando los productos que serán realidad en los próximos años. Un ejemplo es el asfalto en ferrocarriles. Después de cinco años de investigación, Repsol ha desarrollado una aplicación para sustituir el subbalasto granular de la infraestructura de los ferrocarriles por una mezcla bituminosa. Desde un punto de vista práctico, la utilización de mezclas asfálticas como capa de subbalasto presenta ventajas tanto de construcción como de mantenimiento y explotación de la infraestructura. Desde un punto de vista constructivo se consigue disminuir el espesor de la capa de subbalasto y, respecto al  mantenimiento, se consigue impermeabilizar mejor el terreno, evitando así la contaminación por agua de las capas inferiores.

Reciclado. Si bien el aprovechamiento de subproductos es una parte importante de los nuevos desarrollos industriales, en estos momentos se están poniendo a punto las tecnologías que permitirán el reciclado y reutilización del firme de las carreteras agotadas.

La industria petrolera, y en España Repsol, ha jugado un papel destacado en la investigación y puesta a punto de productos adecuados para el rejuvenecimiento de los betunes. Usando técnicas ya establecidas, se fresan los pavimentos envejecidos que se mezclan con los rejuvenecedores y se vuelven a colocar en la carretera. Mediante el uso de los rejuvenecedores se consiguen recuperar los componentes del betún perdidos durante el proceso de envejecimiento y se devuelven al ligante sus características originales, con lo que el pavimento recupera sus propiedades iniciales. Además, con este proces, se consigue un ahorro de costes muy importante con respecto a la tecnología convencional que consiste en colocar una capa adicional de mezcla bituminosa sobre la carretera agotada.

Los posteriores avances en el reciclado de las carreteras dependerán de la disponibilidad de maquinaria que permita optimizar los procesos de reciclado y de que se puedan desarrollar rejuvenecedores para ligantes en los que hasta ahora no podía aplicarse esta tecnología, como los betunes modificados con polímeros.

La colaboración entre las industrias del asfalto, la de las mezclas bituminosas y la de maquinaria de obras públicas permitirá el desarrollo de tecnologías muy eficaces para el reciclado de carreteras.

Además, y también con el mismo objetivo de ahorro de energía y disminución de e misiones a la atmósfera, se están desarrollando productos que permiten asfaltar las carreteras de las redes viarias principales a temperaturas más bajas que las actuales. Con estos productos se reduce en 20-30ºC las temperaturas de fabricación y extendido de las mezclas bituminosas, permitiendo un ahorro energético considerable. Adicionalmente, esta reducción de temperatura se traduce en una disminución exponencial de las emisiones de CO2 a la atmósfera.

Con este mismo enfoque, el reto está en el desarrollo  de las denominadas mezclas templadas en las que el empleo de emulsiones bituminosas especiales permitirá  utilizar temperaturas de fabricación y extendido de las mezclas por debajo de los 100ºC.  

Microalgas.  La investigación de cultivos de microorganismos como fuente de combustibles renovables comenzó hace más de cincuenta años. Inicialmente el concepto consistía en cultivar algas en aguas de desecho, para posteriormente recoger esta biomasa y convertirla en metano. Es a partir de los años 80 cuando la investigación se enfoca a la producción de microalgas a gran escala  para la obtención de combustibles.

Hoy, la utilización de biomasa se propugna como una fuente alternativa de energía renovable, que está resultando cada vez más interesante. Una posibilidad que está siendo estudiada es la de obtener la biomasa a partir de microorganismos (microalgas).

Por otro lado, el cultivo de microalgas puede ser capaz de fijar el CO2 generado por los procesos industriales que contribuyen al efecto invernadero, lo que puede suponer una contribución importante de cara a una  reducción de tales emisiones.

Las microalgas utilizan un proceso fotosintético similar al de las especies vegetales más desarrolladas, de forma que son excelentes captadoras de la energía solar; la etapa de crecimiento es muy rápida, por lo que pueden recolectarse en unos pocos días y, además, pueden cultivarse de manera relativamente fácil en sistemas más o menos automatizados, incluso de manera continua, en grandes estanques o en biorreactores. Todo ello ha despertado el interés tanto de diferentes gobiernos como de empresas industriales y de grupos de investigación, que centran su atención en  optimizar la producción.

Repsol comenzó a trabajar en este campo en  2006, dentro del proyecto CENIT PIIBE, en la búsqueda de especies de microalgas ricas en grasas y aceites, para su aplicación a la fabricación de biodiesel, ya que la producción por unidad de superficie explotada es considerablemente más elevada que la de cultivos de oleaginosas  tradicionales, como el girasol o la colza.

A partir de datos experimentales se llega a estimaciones de rendimientos por unidad de superficie hasta 30 veces superiores a los de las oleaginosas más comunes. A esto se le une la ventaja que supone que las microalgas seleccionadas no se destinan a la alimentación, como sucede con los cultivos de leguminosas y cereales.

PIIBE, Proyecto de Innovación para el Impulso del Biodiesel en España, concebido inicialmente para propiciar la incorporación de biodiesel en el mercado nacional con actividades de innovación y desarrollo (I+D), está enmarcado dentro de los proyectos CENIT (Consorcio Estratégico Nacional de Investigación Técnica) promovidos por el Gobierno español. Tiene como objetivo el desarrollo de los biocombustibles como parte de las estrategias energéticas europeas, y en particular española, porque contribuyen a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, causantes del cambio climático y a la diversificación de las fuentes de energía. El biodiesel aparece como el biocombustible que mejor encaja  en el mercado europeo y español, muy deficitarios de gasóleos y excedentario de gasolinas, y tiene además un importante impacto en el ámbito rural, ya que contribuye al  desarrollo de  infraestructuras agrarias  y genera puestos de trabajo estables en dicho entorno.

A corto plazo, España y el resto de países de la Unión Europea han asumido un compromiso para que los biocombustibles alcancen, al menos, una cuota del 5,75% de los carburantes para el transporte en el año 2010. Hasta la fecha, los volúmenes de biocombustibles producidos en la UE han sido muy inferiores a los esperados, debido a la dificultad de competir con los productos petrolíferos por razones de disponibilidad de materias primas, altos costes de producción y otras barreras derivadas de las especificaciones de calidad, exigidos a los combustibles empleados para la automoción. La investigación y el desarrollo tecnológico pueden contribuir a eliminar, o reducir, estas barreras de entrada al mercado de los biocombustibles.

Repsol está dando un paso adelante en la aplicación energética de estos cultivos. En concreto está estudiando la viabilidad de la instalación de cultivos de microalgas como captadores sostenibles de CO2 en sus complejos industriales.

De momento, ha conseguido algunos hitos como la selección de la especie más adecuada para su cultivo en una zona climática como la mediterránea del sureste peninsular; la construcción de un sistema de cultivo abierto que procure, además, la recuperación paisajística de zonas degradadas; la construcción de una área de cultivo en fotobioreactor; el diseño y construcción de un modelo de fotobioreactor de bajo coste  y su aplicación en un área de cultivo similar al fotobioreactor anterior; la aplicación de sistemas industriales de concentración y separación de la biomasa, o la combustión de la biomasa obtenida para producción de vapor. 

Carreteras más seguras y sostenibles

Fenix forma parte de los proyectos CENIT (Consorcio Estratégico Nacional de Investigación Técnica) promovidos por el Gobierno español. Su nombre proviene del famoso mito del Ave Fénix que renace de sus cenizas. Esta iniciativa representa el mayor esfuerzo en I+D realizado en Europa en el área de la pavimentación de carreteras para hacerlas más seguras y sostenibles. El proyecto tiene 12 líneas de investigación donde Repsol participa en su especialidad de asfaltos y betunes.

El líder del proyecto es la Agrupación de Investigación Estratégica Proyecto Fénix A.I.E. compuesta por seis socios industriales procedentes del sector de la construcción y de la pavimentación (Sacyr, Elsan Pacsa, Pavasal, Sorigué, Collosa y Serviá Cantó), un socio industrial fabricante de maquinaria de producción de mezcla bituminosa (Intrame) y un laboratorio privado altamente especializado (CIESM). Además del consorcio del proyecto Fenix A.I.E. hay otros tres socios: Repsol que es el fabricante más importante de betún de España, un distribuidor de betún (Ditecpesa) y el instituto de investigación del sector asegurador español para la mejora de la Seguridad Vial (Centro Zaragoza).

Ante una situación social que reclama una mayor seguridad en el transporte y un desarrollo de la actividad productiva bajo unas prácticas más amigables con el medio ambiente se ha concebido el Proyecto Fenix, "Investigación estratégica en carreteras más seguras y sostenibles".

En el proyecto participan quince organismo públicos de investigación (OPI's) procedentes de ocho universidades (Huelva, Cataluña, Madrid, Castilla La Mancha, Valencia y Cantabria), cinco centros tecnológicos de Andalucía, Extremadura, Castilla-León y el País Vasco, un instituto de investigación del CSIC de Cataluña y el laboratorio del transporte del Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX), del Ministerio de Fomento. En total 26 organizaciones procedentes de todas las Comunidades de España.

El proyecto, de cuatro años de duración, se estructura en torno a 12 líneas de investigación originales que van desde el desarrollo de nanomateriales activos en la reducción de emisiones de los vehículos, el desarrollo de nuevas tecnologías de producción en plantas asfálticas más eficientes, al desarrollo de nuevas mezclas bituminosas obtenidas mediante procedimientos más amigables con el medio ambiente y más seguras ante el riesgo de accidentes, a desarrollo de sistemas proactivos de la seguridad integrados en la carretera o en el aprovechamiento energético de la irradiación solar sobre el pavimento filtrante.

Estas líneas estratégicas, muy ambiciosas, pueden permitir un avance sin precedentes en la concepción, fabricación, sostenibilidad y seguridad de las carreteras españolas y respaldar el liderazgo industrial del sector español a nivel europeo con el liderazgo tecnológico derivado de las líneas de investigación del Proyecto Fenix.

Plásticos respetuosos con el medio ambiente

La búsqueda de métodos para lograr una mayor eficiencia energética es uno de los retos de la sociedad actual. En cualquier ámbito se trata de innovar para aprovechar los recursos de los que se dispone. Uno de estos ámbitos es la agricultura, donde se intenta sacar el máximo rendimiento posible de un recurso tan importante como el agua.

Para colaborar en este campo, Repsol lidera el proyecto de investigación Mediodía, que desarrolla una nueva generación de invernaderos muy avanzados y altamente automatizados que aprovechan mejor la luz solar y utilizan menos agua. Además, permiten cultivos diversificados y rentables en cualquier época del año y en toda clase de clima. Una de las claves del proyecto es la producción de plásticos para los invernaderos respetuosos con el medio ambiente y que logran una mayor eficiencia en los cultivos.

 Con el trabajo que se realiza en esta investigación se pretende que los agricultores aprovechen mejor los recursos naturales y aumenten la rentabilidad de sus explotaciones. Para ello, además de los plásticos para las cubiertas de los invernaderos, se desarrollan nuevos sistemas de riego por goteo y se utiliza el plástico como materia prima para la construcción de embalses y redes o para la desinfección de suelos. El proyecto permitirá a España situarse como uno de los referentes mundiales en tecnología del sector agroalimentario.

El proyecto de investigación industrial Mediodía contempla desarrollos en el área de materiales (para la cubierta, estructura y sustrato del invernadero), sistemas electromecánicos (climatización, movimiento de plantas, fertirrigación y fertilización carbónica) y sistemas biológicos auxiliares (polinizadores y lucha integrada).

Asimismo, trabaja sobre la gestión de productos (clasificación, procesado y envasado de vegetales), co-productos y residuos y sobre el suministro de energía y agua renovables a agrupaciones de invernaderos.

En Mediodía participan otras empresas líderes en sus sectores coordinadas por Repsol. Las actividades del proyecto está siendo realizadas por organismos de investigación como las Universidades de Almería, de Barcelona, de Mondragón, del País Vasco, Autónoma de Madrid, Politécnica de Madrid, Politécnica de Cartagena, Politécnica de Valencia, Pública de Navarra, Rey Juan Carlos y Rovira i Virgili; los Centros Tecnológicos Labein, Ciemat, Cener-Ciemat, Plataforma Solar de Almería-Ciemat, Cemitec, Cidemco, Robotiker e Ikerlan; los Institutos de Ciencia y Tecnología de Polímeros y de Ciencia de Materiales de Barcelona, ambos del CSIC, IFAPA de Almería, ITGA de Navarra, IRTA de Cabrils e IMIDA de Murcia, así como la Fundación Promiva.

El proyecto refleja el apoyo del Gobierno español al sector de la agricultura intensiva, uno de los subsectores agrarios más significativos, y permitirá situar a España a la vanguardia de la tecnología agroalimentaria, pasando de ser compradores de tecnología a ser un referente europeo y mundial. Sus resultados irán, además, más allá del propio sector agroalimentario, impulsando otras actividades industriales y de servicios.

Repsol demuestra con este proyecto su compromiso con la sociedad apoyando iniciativas estratégicas que suponen eficiencia energética y contribuyen a la promoción de la investigación industrial.