Proyectos de Investigación

Biomass-derived liquid transportation fuels have been proposed as part of the solution to mitigate climate change and many countries are providing incentives to support the growth of bioenergy utilization. Nevertheless, most biofuels currently are made from food-related sources and have a negative impact on food production. The development of cost-effective solutions to minimize carbon waste and inhibit biogenic effluent gas emissions in sustainable biofuel production processes is still at an early stage of development.
FLEXBY intends to go significantly boost this development by producing advanced biofuel through an innovative, cost-efficient process that will reach TRL5. At FLEXBY we will produce biofuel using biogenic waste from microalgae cultivated in domestic wastewater as well as the oily sludge from refineries. This residual biomass will undergo a microwave pyrolysis treatment to produce three different fractions: bio-liquid, pyro-gas, and bio-char. The bio-liquid fraction will be converted to jet, diesel, and marine bio-fuels (heavy transport biofuels) through a versatile and innovative Hydrogen-free Hydrodeoxygenation. The gaseous fraction will be converted to bio-hydrogen through a steam-reforming water gas-shift process (WGS) and preferential CO oxidation (PrOx). Both liquid and gaseous biofuel will be tested and validated in fuel cells to produce electricity, along with an evaluation of their respective suitability for the transport sector. FLEXBY promotes a circular economy by recycling biomass residues and all sub-products obtained during the project. The combined expertise of the industrially-driven consortium (formed by 1 LE, 4 SMEs, 2 universities, 1 non-profit association, and 2 RTOs) from 5 different countries will be able to achieve these objectives. In terms of impact, FLEXBY will increase the use of advanced biofuels in the heavy transport sector, mitigating climate impact in key areas of the global economy

https://cordis.europa.eu/project/id/101144144

Los materiales con luminiscencia persistente (PersL) son capaces de almacenar energía óptica en defectos estructurales que actúan como trampas y generar luz mucho después de que desaparezca la fuente de excitación, i.e. en el afterglow, lo que permite introducir el tiempo como un elemento de diseño más en nuevas soluciones de iluminación. A pesar de las ventajas asociadas a la reducción de tamaño, las propiedades de los nanomateriales persistentes distan mucho de las de sus homólogos másicos. PHLOW busca encontrar nuevas formas de controlar la PersL mediante el diseño del entorno óptico de los emisores, un camino inexplorado hasta hoy. Para ello, se propone procesar láminas delgadas transparentes con PersL para su integración en arquitecturas fotónicas con el fin de optimizar el proceso de carga y mejorar la cantidad de luz emitida durante el afterglow. Es relevante destacar que los procesos de almacenamiento de carga y emisión compiten entre sí. Es decir, a medida que las trampas se llenan, también se vacían parcialmente en un proceso dinámico. Sin embargo, no existe ninguna estrategia diseñada específicamente para alterar el proceso de carga o aumentar el nivel de ocupación de las trampas. Al mismo tiempo, la tasa de desexcitación radiativa de una transición depende del entorno óptico a través de la densidad local de estados ópticos. Por este motivo, se espera que el diseño óptico tenga un impacto, además de sobre el mecanismo de outcoupling, sobre el proceso intrínseco de generación de luz, lo que debe permitir alterar el equilibrio de población de trampas, afectando a la cinética de carga y a la intensidad de la PersL. Así, se plantea como objetivo general el estudio del impacto que los cambios en el entorno óptico producen en los procesos de almacenamiento de energía y emisión de luz persistente para señalar el potencial del diseño óptico como herramienta para controlar la PersL en láminas delgadas transparentes. Este enfoque, naturalmente interdisciplinario, tendrá un profundo impacto científico, ya que nunca se ha explorado la fotónica para controlar los mecanismos de carga y emisión que determinan la PersL, pero también tecnológico, ya que permite el desarrollo de fuentes de luz dependientes del tiempo para impulsar conversores de color más versátiles, etiquetas inteligentes, recubrimientos novedosos para la lucha contra la falsificación o el almacenamiento óptico de datos.

Actualmente, el número de lesiones musculoesqueléticas que requieren el reemplazo de tejido óseo y cartilaginoso está aumentando drásticamente. Estas condiciones, denominadas defectos osteocondrales (OCD), se derivan de diferentes enfermedades. La Comisión Lancet estimó que únicamente en 2020, más de 500 millones de personas se han visto afectadas por la osteoartritis, con un coste médico asociado entre el 1 % y el 2,5 % del producto interno bruto en países con alto nivel de vida.La mayoría de los tratamientos aplicados para el OCD solo se dirigen al tejido cartilaginoso, por lo que actualmente se está investigando el uso de implantes bifásicos para tratar simultáneamente ambos tejidos. Estos implantes están formados por una sección rígida que sustituye al tejido óseo subcondral y una sección blanda que imita el cartílago. En este proyecto se propone la novedosa fabricación de implantes bifásicos personalizados para el tratamiento del OCD en regiones articulares. El uso de la impresión 3D-Direct Ink Writing (DIW) para ambos tejidos permitirá una fabricación a medida completa del implante. Por un lado, se optimizará la impresión de una aleación de β-Ti para obtener una pieza 3D con equilibrio biomecánico y biofuncional mejorado, según la experiencia previa de nuestro grupo en la fabricación de implantes a base de Ti por diferentes metodologías. Esta tecnología permite el control de la porosidad del objeto cuya optimización, junto con el uso de la aleación de β-Ti, conducirá a un sustituto óseo con un módulo de Young cercano al tejido óseo huésped, reduciendo el problema de estrés sin comprometer el rendimiento mecánico.La impresora DIW utilizada incluirá dos depósitos, para imprimir simultáneamente dos tintas diferentes y un eje rotatorio para la impresión en la parte superior de la superficie curva del implante. Además, la inclusión de un composite a base de quitosano con vidrios bioactivos en la sección metálica potenciará la osteointegración y reducirá la proliferación bacteriana debido a la actividad antimicrobiana. Las piezas impresas más prometedoras se evaluarán in vitro, utilizando hOB, e in vivo en conejos blancos de Nueva Zelanda. Los resultados obtenidos con la aleación β-Ti impresa se compararán con los obtenidos a partir de sustratos de Ti comercialmente puro y diferentes aleaciones de Ti preparados previamente por el grupo de investigación con la técnica space-holder para seleccionar el sustituto óseo con mejores prestaciones. Por otro lado, se optimizará un biomaterial del tipo Red de Polímeros Interpenetrados (IPN), para generar un hidrogel con las propiedades para ser impreso y funcionar como el tejido del cartílago. Esta IPN contendrá 2 materiales poliméricos diferentes. El principal con carácter antibiofouling, (demostrad en equipo), y un crosslinker de carbohidratos hidrofílicos (mejora biocompatibilidad). El segundo polímero es ácido hialurónico reticulado con
una diamina hidrofílica derivada de azúcar (mejorara adhesión/proliferación condrocitos). Se evaluará la proporción componentes y porosidad obtenida con la estrategia de impresión para mantener el comportamiento antibiofouling pero ofreciendo el desempeño requerido en términos de viscoelasticidad y resistencia que mimetizan el cartílago. Además, se evaluará in vitro su comportamiento celular
y génico. Así, el implante bifásico final se fabricará utilizando los sustitutos de tejidos más prometedores y se probará in vivo en conejos blancos NZ.

El objetivo principal del proyecto HIPERTES es el desarrollo de un nuevo concepto de almacenamiento termoquímico de energía de alta temperatura basado en un sistema híbrido de carbonatos y sales fundidas en un único reactor. El subproyecto 2 se centra principalmente en los aspectos relacionados con el desarrollo de materiales adecuados a estas nuevas condiciones de operación, así como a la optimización de las mismas y el estudio del comportamiento de los materiales durante los ciclos termoquímicos.

Si bien existen soluciones basadas en el uso de aditivos sólidos para intentar mejorar la ciclabilidad y el rendimiento de procesos termoquímicos basados en reacciones de carbonatación/calcinación, estas soluciones tienen un límite, pues siempre se observa un decaimiento de la actividad con el número de ciclos que se hace más evidente a manera que aumenta el número de éstos. En este proyecto se propone una solución novedosa basada en sistemas híbridos de carbonatos con sales fundidas. Las sales aportaran un incremento de la reactividad tanto de calcinación como de carbonatación, mejorando sobre todo las cinéticas de los procesos difusivos.

Así, se espera que las sales aporten (i) cinéticas rápidas de calcinación y carbonatación para que los procesos de carga y descarga sean lo más rápidos posibles y (ii) alta estabilidad multicíclica evitando los procesos de desactivación por sinterizado y bloqueo de poros. Se proponen dos tipos de sistemas, uno basado en pellets porosos que se impregnarían con las sales y otro basado en baños de sales fundidas donde se dispersarían las partículas de carbonato. Para la primera solución se usarán técnicas de peletizado que permitan obtener pellets porosos a partir de suspensiones acuosas de partículas de carbonatos tanto minerales como sintéticas. Los pellets obtenidos se impregnarán con sales de alta temperatura. En la segunda solución, se seleccionarán mezclas de sales de alta estabilidad térmica en las que se dispersarán partículas o pellets de carbonatos. Para la preparación de los pellets porosos se usarán técnicas de “freeze granulation” que permiten obtener pellets porosos y estables a partir de suspensiones de partículas. Todos los materiales preparados se caracterizarán en cuanto a sus propiedades termofísicas y a su comportamiento multicíclico. Se establecerán las condiciones óptimas de funcionamiento, así como los rangos máximos de trabajo. Estos resultados se usarán como parámetros para el subproyecto 1.

El subproyecto 2 cuenta con la participación de un equipo multidisciplinar con experiencia en química, reactividad de sólidos, cinética heterogénea, física y ciencia de materiales para completar los objetivos propuestos. Tienen experiencia y solvencia avalada en la ejecución de proyectos nacionales e internacionales, además de proyectos industriales, en el campo del diseño y caracterización de materiales para el almacenamiento de energía térmica.