Desarrollo de una metodología para la obtención de un biocomposito con potencial aplicación como aislante térmico a partir de residuos de espuma rígida de poliuretano de origen RCD | Development of a methodology for obtaining a biocomposite with potential application as thermal insulation from rigid polyurethane foam waste of CDW origin

La espuma rígida de poliuretano es uno de los materiales más utilizados como aislante térmico en la actualidad a nivel mundial, a pesar de esto en Colombia no hay una alternativa apropiada para el tratamiento de los residuos generados por este material, siendo que el 90% de los residuos están en la capacidad de ser aprovechados, pero sin una alternativa repetible y sostenible se dificulta aprovechar este residuo para darle utilidad en el sector de la construcción bogotana. Debido a esto se plantea un proyecto en el cual se pueda darle una nueva vida útil al residuo de espuma rígida de poliuretano e incorporarlo en la obtención de un biocomposito con utilidad en el sector de la construcción, todo esto mediante los criterios de química verde y los criterios de la construcción sostenible bogotana. Primeramente se diagnosticó los residuos de poliuretano y se delimitaron las propiedades que debe tener para poder ser aprovechado, utilizando un residuo con una humedad relativa inferior al 30%, densidad aparente de 35kg/m3 y una conductividad térmica de 0,037W/mK y por medio de un proceso preliminar se delimitó que el porcentaje de peso de biomasa no debe superar el 15% en el material y se seleccionó el aserrín como fase dispersa con un contenido de celulosa aproximado al 80%. Por último se realizó un proceso experimental multivariado en el cual se controló el porcentaje de peso de biomasa y de residuo de poliuretano, para posteriormente evaluar la conductividad térmica, la densidad, la resistencia a la compresión, espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier y análisis termogravimétrico de los biocompositos obtenidos, obteniendo un proceso metodológico repetible a partir de la incorporación del residuo de poliuretano como fase dispersa en un 10% como porcentaje de peso y el 12% de aserrín como porcentaje de peso en una matriz polimérica de poliuretano, con unas propiedades de densidad aparente de 65kg/m3 , siendo casi el doble que el residuo de poliuretano utilizado en su obtención, una conductividad térmica de 0,029W/mK y una resistencia a la compresión de 75 kPa, 3 veces mayor que la de una espuma rígida de poliuretano de baja densidad, con punto de degradación térmica de 250°C, además de una vida útil aproximada de 45 años. Finalmente se obtuvo una metodología que garantizó la repetibilidad en la obtención de un biocomposito por medio de la incorporación de residuos de poliuretano y residuos de aserrín como fases dispersas, dando lugar a un material que cumple con las propiedades de un aislante térmico útil en el sector de la construcción bogotana, logrando tener una conductividad térmica menor, además de una densidad, resistencia a la compresión y vida útil superior con respecto la espuma rígida de poliuretano utilizada en construcción.

Bioingeniero

Pregrado

Rigid polyurethane foam is one of the most widely used thermal insulation materials worldwide. However, in Colombia, there is no appropriate alternative for treating the waste generated by this material. 90% of the waste is recyclable. However, without a repeatable and sustainable alternative, it is difficult to use this waste for use in the Bogotá construction sector. Therefore, a project is being proposed to give rigid polyurethane foam waste a new life and incorporate it into the production of a biocomposite useful in the construction sector, all using green chemistry criteria and the criteria of sustainable construction in Bogotá. First, the polyurethane waste was diagnosed and its recyclable properties were determined, the waste was used with a relative humidity of less than 30%, a bulk density of 35kg/m3, and a thermal conductivity of 0,037W/mK. A preliminary experimental process determined that the percentage of biomass by weight should not exceed 15% in the material. Sawdust was selected as the dispersed phase with a cellulose content of approximately 80%. Finally, a multivariate experimental process was carried out in which the percentage of biomass weight and polyurethane residue were controlled, to subsequently evaluate the thermal conductivity, density, compressive strength, Fourier transform infrared spectroscopy and thermogravimetric analysis of the obtained biocomposites, obtaining a repeatable methodological process from the incorporation of polyurethane residue as a dispersed phase at 10% as a percentage of weight and 12% of sawdust as a percentage of weight in a polyurethane polymer matrix, with properties of apparent density of 65kg/m3, being almost double that of the polyurethane residue used in its production, a thermal conductivity of 0,029W/mK and a compressive strength of 75 kPa, 3 times greater than that of a low-density rigid polyurethane foam, with a thermal degradation point of 250 ° C, in addition to an approximate useful life of 45 years. Finally, a methodology was obtained that guaranteed repeatability in obtaining a biocomposite through the incorporation of polyurethane waste and sawdust waste as dispersed phases, giving as result a material that meets the properties of a useful thermal insulator in the Bogotá construction sector, achieving lower thermal conductivity, in addition to a density, compressive strength and useful life superior to the rigid polyurethane foam used in construction.