El proyecto Tex2energy nace con el objetivo de estudiar el aprovechamiento del gas de síntesis (rico en H2) obtenido a partir de la revalorización termoquímica de residuos textiles no reciclables. Mediante este proceso de transformación se pretende valorizar un residuo con gran dificultad en el reciclaje, gracias al uso del hidrógeno producido como vector energético.
Contexto
El actual modelo de consumo textil, ‘fast-fashion’, ampliamente instaurado en nuestra sociedad, provoca un aumento exponencial de los residuos textiles. La industria de la moda dicta la duración de las prendas de vestir. Cada vez es menor la vida útil de la ropa. Se producen prendas de menor calidad y se desechan de forma más rápida.
En el año 2020 se desecharon 92 millones de toneladas de ropa a nivel mundial, en 2030 se esperan 134 millones. Los residuos textiles son incinerados o depositados en vertederos en su mayoría, (solo el 13% se recicla y el 1% se reutiliza creando nuevos textiles). Esto conlleva a un aumento en la producción de prendas de vestir, provocando un impacto medioambiental muy elevado. El 10% de las emisiones de CO2 globales están asociadas al sector textil y la mayoría de las prendas terminan amontonadas en vertederos.
Ante esta problemática, la Unión Europea ha puesto en marcha la ‘Estrategia Textil 2030’. Con dicha estrategia se pretende conducir a la industria textil hacia una economía circular climáticamente neutra, diseñando productos más duraderos, reutilizables, reparables, reciclables y eficientes desde el punto de vista energético. A partir del 1 de enero de 2025 se implanta, gracias a la Directiva 2018/851/CE, la obligación de los países europeos a realizar una recogida separada de residuos textiles.
En este contexto, el proyecto Tex2energy nace con el objetivo de estudiar el aprovechamiento del gas de síntesis (rico en H2) obtenido a partir de la revalorización termoquímica de residuos textiles no reciclables. Mediante este proceso de transformación se pretende valorizar un residuo con gran dificultad en el reciclaje, gracias al uso del hidrógeno producido como vector energético.
Este proyecto cuenta con el apoyo de la Generalitat Valenciana a través del convenio regulador de subvención de la Generalitat, a través de la Conselleria de Innovación, Industria, Comercio y Turismo y el Instituto Tecnológico de la Energía (ITE), para ayudas a los IITT para proyectos de innovación en colaboración con empresas en el marco de la especialización inteligente, durante el ejercicio 2024
Propuesta de valor
El sistema de consumo de moda textil actual es insostenible. Provoca una extracción, producción y generación de residuos a un ritmo exponencial.
La estrategia actual, impulsada desde la Unión Europea, es implantar una economía circular que conlleve a: un consumo más eficiente de los recursos, una reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, una disminución de los residuos generados y una valorización de dichos residuos.
La nueva normativa textil, a partir del 1 de enero de 2025, obliga a las empresas del sector a valorizar sus residuos. Hay una gran parte del residuo textil que no se puede reciclar o tiene difícil aplicación debido a la diversa naturaleza y tipología de las fibras textiles de un mismo tejido, por ello, la valorización energética de estos residuos es una gran solución.
Además, actualmente, hay una gran problemática a nivel mundial desde el punto de vista energético. El incremento de la tecnología, el aumento de la población, el cambio climático y la dependencia de combustibles fósiles han provocado el desarrollo de nuevas fuentes de energías renovables. Por ello, en este proyecto (a partir de un residuo textil con gran dificultad para ser valorizado en nuevas fibras textiles) se obtiene un gas de síntesis con alto contenido en hidrógeno, que es alimentado a una pila de combustible de óxido sólido (SOFC) para generar energía.
Debido a la gran variedad de tipologías de residuos textiles, es fundamental realizar un tratamiento de acondicionamiento previo al proceso de valorización termoquímica con el fin de unificar y aumentar la densidad volumétrica de los residuos. La alimentación del proceso tiene que ser uniforme y con una gran densidad volumétrica, de esta forma se aumenta el rendimiento en la valorización, obteniendo un mayor caudal de hidrógeno y con ello un proceso más eficiente.
Otro punto clave del proyecto Tex2energy es el análisis de la sostenibilidad, eficiencia y coste energético de todo el proceso de valorización textil, obteniendo una valoración: del nivel de descarbonización (en cuanto a reducción de CO2), de la rentabilidad y de la viabilidad de escalar el proceso a nivel industrial.
Proyecto y tecnología desarrollada
En el proyecto Tex2energy se optimiza y maximiza la obtención de hidrógeno mediante procesos termoquímicos de los residuos textiles problemáticos de los diferentes sectores de la industria textil (ropa, mobiliario, colchón, automóvil, productos de limpieza, calzado, etc.).
Los residuos textiles son muy heterogéneos, durante muchos años la industria textil no ha tenido en cuenta el proceso de reciclado para diseñar sus productos. En una prenda de abrigo se pueden encontrar diferentes fibras textiles, materiales plásticos, botones, cremalleras, etc. En el proyecto, se han utilizado fibras textiles de algodón y poliéster porque son las más empleadas en la industria. El ITE, en sus laboratorios, gracias a su amplia experiencia en la valorización de diferentes tipos de residuos, en el proyecto Tex2energy está trabajado en el desarrollo de un proceso sostenible de obtención de hidrógeno a partir de residuos textiles no reciclables, o desechos textiles obtenidos tras el proceso de reciclado mecánico de las fibras (conocido como borra). Este hidrógeno obtenido se utilizará como vector energético para la propia industria. Esta tecnología, por tanto, permite aprovechar los residuos generado en la propia industria para obtener energía, reduciendo el consumo energético y con ello los costes, siendo una tecnología con gran potencial a nivel industrial, debido a la problemática actual con la implantación de la nueva normativa textil (la prohibición de residuos textiles en vertedero).
Por otra parte, cabe destacar el pretratamiento de los diferentes residuos textiles. Como se ha comentado, los residuos textiles pertenecen a una gran variedad de sectores y tienen una gran cantidad de impropios presentes, así como tamaños y densidades muy dispares. En el proyecto Tex2energy se ha estudiado el proceso de pretratamiento de las muestras para poder ser tratadas de forma adecuada y eficiente en el proceso termoquímico. Se realiza una separación, triturado y compactado previo al tratamiento termoquímico. Mediante este procesado se obtiene una mayor densidad volumétrica que permite aumentar el caudal de alimentación y el rendimiento del proceso.
También es importante evaluar la sostenibilidad y el coste energético de todo el proceso, y para ello se tienen en cuenta todas las etapas del proceso y sus consumos energéticos. La viabilidad del proceso depende del rendimiento energético, valorando la energía obtenida a partir del hidrógeno producido y la energía empleada en todo el proceso de valorización. Con los datos obtenidos en el proyecto Tex2energy se está estudiado la viabilidad desde el punto de vista energético de la valorización energética de residuos textiles mediante obtención de hidrógeno, integrado en una pila combustible de óxido sólido.
Resultados
La primera parte del proyecto se ha dedicado a la selección y acondicionamiento de residuos con mayor problemática en la industria textil. Se ha realizado una compactación de los residuos textiles para aumentar su densidad y poder llevar a cabo una mejor alimentación al proceso de transformación termoquímica. De esta forma se ha aumentado su caudal de alimentación de 0,2 a 3 kg/h, como se observa en al Tabla 1, obteniendo una mayor producción de hidrógeno por unidad de tiempo y un mayor rendimiento del proceso.
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Tras la caracterización fisicoquímica de los diferentes tipos de residuos textiles se han estudiado diferentes variables del proceso para realizar una optimización de las mismas, como por ejemplo la atmósfera empleada para llevar a cabo el proceso, la temperatura o el tiempo de residencia. Al estudiar la atmósfera empleada durante la transformación termoquímica se observa una forma de descomposición diversa de la muestra textil dependiendo de la atmósfera bajo la que se ha llevado a cabo la reacción de transformación termoquímica. En la Figura 1 se observa la curva de descomposición de la muestra textil bajo las diferentes atmósferas de reacción.
Figura 1. Termograma de los residuos textiles bajo diferentes condiciones de reacción
Como se observa en la Figura 1, primero se produce una pérdida de la humedad de la muestra (primera curva de descenso del porcentaje en peso) en torno a 100ºC en ambos experimentos. Posteriormente se lleva a cabo la pérdida de volátiles del residuo textil, entre 300-400ºC. En el experimento 2 no se produce ninguna pérdida de masa adicional, obteniendo un 10% de materia sólida tras llevar a cabo el proceso de descomposición. En cambio, en el experimento 1 se produce una última descomposición de materia orgánica, observándose una perdida de masa entre 400-550ºC, quedando todo el residuo descompuesto, con residuo 0. Estos resultados indican que la atmosfera en la que se realiza el proceso de transformación da lugar a una descomposición u otra del residuo textil y, por tanto, a la generación de mayo o menos cantidad de gases.
A continuación, se realiza una caracterización de la composición de los gases producidos durante la transformación termoquímica de los residuos textiles en diferentes condiciones (variando la atmósfera de reacción). En la Figura 2, se muestra el cromatograma obtenido mediante TGA-MS donde se observa el caudal de hidrógeno que se produce en ambos experimentos.
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Figura 2. Caudal del hidrógeno producido a diferentes temperaturas en la transformación termoquímica de residuos textiles en diferentes experimentos. Obtenido a partir de un experimento de TGA-MS
Al estudiar la influencia de la atmósfera de reacción en la producción de hidrógeno se observa un mayor caudal de hidrógeno en el experimento 1 a una temperatura de 300-400º C. Sin embargo, se obtiene una mayor producción total de hidrógeno en el experimento 2. En el experimento 2 se obtiene hidrógeno durante 2 rangos de temperatura diferentes: 300-400º C y 700-850º C, la suma de ambas cantidades de hidrógeno representa más hidrógeno que el producido en el experimento 1 entre 300-400º C.
Estos resultados ponen de manifiesto la importancia de optimizar las condiciones de reacción como es la atmosfera, así como el tiempo de residencia y la temperatura, estos últimos en fase de optimización actualmente, para maximizar la producción de H2.
Conclusiones e impactos de los resultados obtenidos
A partir de los resultados actuales del proyecto Tex2energy se pueden obtener las siguientes conclusiones:
- Se ha validado la prueba de concepto de una nueva tecnología para obtener energía a partir de la producción de hidrógeno mediante la transformación termoquímica de diferentes tipos de residuos textiles (composición mayoritaria de algodón y poliéster). De esta forma, se valoriza un residuo que resulta una problemática y se evita su acumulación en vertederos.
- Se ha optimizado el proceso de compactación de los residuos textiles debido a la gran heterogeneidad de las muestras. Así, se mejora el rendimiento del proceso: aumentando el caudal de hidrógeno producido, y mejorando alimentación al proceso de transformación termoquímica.
El proyecto permite avanzar hacia la creación de una economía más circular en el sector textil, paliando los efectos provocados por la “fast fashion”. Además, de ayudar a combatir la deposición de residuos textiles en vertederos, su incineración y co-incineración; como prohíbe la Ley 7/2022 de Residuos y Suelos Contaminados.
Artículo escrito por:
Instituto Tecnológico de la Energía
(ITE)
