DISEÑO Y ANÁLISIS TECNO-ECONÓMICO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE NANOCRISTALES DE CELULOSA A PARTIR DE RESIDUOS TEXTILES

Abstract

En las últimas dos décadas, el aumento de la demanda de productos textiles y el escaso reciclaje de los residuos generados, especialmente de los residuos posconsumo, han convertido a los desechos de la industria textil en un problema con grandes impactos ambientales. Con el objetivo de minimizar la contaminación ambiental y las emisiones de gases de efecto invernadero, la Comisión Europea y la Unión Europea han establecido nuevas normativas y medidas para fomentar la gestión sostenible de los residuos, promoviendo la recogida selectiva, la clasificación, la reutilización y el reciclaje de los textiles. El algodón es la fibra natural más utilizada en la industria textil, pero presenta una tasa de reciclaje muy baja ¿al año, se desechan casi 10 millones de toneladas de telas de algodón¿ a pesar de que podría considerarse como un importante recurso para su valorización, crucial para la transición ecológica del sistema productivo. Actualmente, existen estrategias de valorización de las fibras residuales de algodón que incluyen la transformación directa en otros productos, la desintegración textil para recuperar fibras reciclables y la producción de materiales de construcción o adsorbentes, entre otras. Una alternativa innovadora en el reciclado de los residuos del algodón es la producción de nanocristales de celulosa (CNCs), que tienen múltiples aplicaciones industriales, al presentar unas propiedades muy atractivas para su utilización como son su ligereza, su biodegradabilidad y su alta resistencia. Los CNCs son polímeros naturales con aplicaciones en la ingeniería biomédica, en la industria alimentaria y farmacéutica y como biocatalizadores y adsorbentes. En este Trabajo de Fin de Grado se realiza una valoración detallada sobre la viabilidad de trasladar la producción de CNCs a partir de residuos textiles de una escala de laboratorio a una planta de producción a escala industrial. En concreto, el trabajo está basado en el proyecto TWINCLER, desarrollado por el Grupo de Ingeniería Química y Ambiental de la Universidad Rey Juan Carlos, que estudia a escala de laboratorio un proceso de transformación sostenible y ecológico de residuos textiles de algodón en nanocristales de celulosa y 5-hidroximetilfurfural (5-HMF), mediante la utilización de un disolvente eutéctico profundo (DES). Para llevar a cabo la implementación del proceso TWINCLER a escala industrial, se hace uso de la herramienta de simulación Aspen Plus V12.1, con la que se establece un diagrama de flujo para la resolución de balances de materia y energía, permitiendo así calcular las cantidades obtenidas de CNCs, objetivo principal de este trabajo, y de 5-HMF. Como se pretendía, los resultados obtenidos para estas cantidades han resultado ser proporcionales a los registrados a nivel de laboratorio. Determinada la viabilidad técnica del escalado, se lleva a cabo un análisis económico con ayuda de la herramienta avanzada Aspen Process Economic Analyzer (APEA), para determinar la viabilidad económica del proyecto. En el análisis se ha comparado la capacidad del proceso para generar beneficios si se realiza con y sin recirculaciones, determinándose finalmente que el proyecto resulta económicamente rentable cuando se establece un esquema de recirculación que permite ahorrar grandes sumas de dinero en la inversión inicial en materias primas.