Materiales y Energía para un Desarrollo Sostenible (Grupo MEDES)

La actividad investigadora del grupo MEDES está dirigida al desarrollo de materiales sostenibles mediante el uso eficiente de los recursos; prestando especial atención al uso de materias primas no convencionales, tales como los residuos industriales, así como a la aplicación de energía solar concentrada a procesos de síntesis y transformación de materiales. A saber:

– Materiales cerámicos de construcción (baldosa cerámica, gres porcelánico, vidriados cerámicos, fritas, engobes, ladrillos, etc.).

– Materiales con nuevas funcionalidades: adsorbentes (zeolitas), fertilizantes (vidrios y agregados ligeros) o descontaminantes (vidriados y baldosa cerámica).

– Valorización de residuos y subproductos industriales y mineros como materias primas en procesos de síntesis de materiales cerámicos.

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El grupo MEDES tiene amplia experiencia en la aplicación de las técnicas de sinterización (ceramización) y vitrificación para la valorización de residuos industriales y mineros. El grupo MEDES es considerado pionero en esta línea de investigación, iniciada a principios de los años 90. Mediante el Proceso de ceramización, los residuos se valorizan como materia prima secundaria en la formulación de pastas de arcilla cocida para materiales de construcción (tejas, ladrillos, adoquines, gres rústico…). De igual forma, mediante el Proceso de vitrificación es posible obtener materias primas secundarias útiles en la obtención de materiales vítreos, vitrocerámicos e incluso de gres porcelánico, que son usados fundamentalmente en pavimentos o revestimientos, tanto para su uso en ambientes exteriores como interiores.

Las zeolitas son aluminosilicatos cristalinos con estructuras basadas en una red tridimensional de tetraedros de AlO4 y SiO4 que están unidos entre sí a través de sus átomos de oxígeno. Sus estructuras porosas, regulares y uniformes, formando huecos como canales o cavidades, les confieren propiedades únicas que permiten la sorción y difusión de iones y moléculas. En esta línea, la actividad desarrollada por el grupo MEDES se centra en la síntesis de zeolitas a partir de residuos peligrosos y el uso de estas zeolitas para la eliminación de metales pesados como, Pb, Cd, Hg, Mn, Fe, etc.

La energía solar concentrada (ESC) es una de las energías renovables más prometedoras para su aplicación a procesos altamente exigentes, permitiendo realizar síntesis de materiales a alta temperatura sobre la base de una transformación energética eficiente.  El grupo MEDES tiene una amplia experiencia en la aplicación de la energía solar concentrada (ESC) a procesos altamente intensivos en energía, como la fabricación de fritas y vidrios a partir de diferentes materias primas, la deshidratación de yeso, la preparación de alúmina a partir de boehmita, y también, la reducción a óxidos metálicos.

Las fritas cerámicas son materias primas imprescindibles en la preparación de vidriados y engobes para la fabricación de baldosa cerámicas vidriadas. En las últimas décadas ha tenido lugar una notable mejora de la calidad de vida en diferentes ámbitos (vivienda, áreas de la actividad social y zonas de trabajo), lo que ha estimulado el desarrollo de nuevos materiales de construcción que interaccionan con el medio ambiente. En este sentido, la baldosa cerámica esmaltada también debe evoluciona para satisfacer la demanda social. El vidriado deja de ser un material cuyas función principal es proporcionar impermeabilización y estética y pasa a proporcionar funcionalidad a la baldosa cerámica. De este modo, el vidriado ha llegado a interactuar con el medio ambiente y se ha convertido en un elemento vivo con una función específica para mejorar la calidad de vida.

El gres porcelánico es un material de construcción caracterizado por tener una microestructura muy compacta y elevadas propiedades tecnológicas, especialmente en lo que respecta a absorción de agua, resistencia química y a las heladas, resistencia a flexión y a la abrasión. Debido a estas propiedades, el gres porcelánico ha sido el material que en los últimos años ha experimentado un mayor incremento en producción y ventas, de entre todos los materiales cerámicos de construcción. En esta línea, el grupo MEDES se ha convertido en los últimos años en un referente internacional, con numerosos trabajos de investigación que han profundizado en el conocimiento del gres porcelánico, principalmente en lo que respecta a la cinética de cristalización de la fase mullita, la evolución de la microestructura y mineralogía durante el proceso de cocción de las piezas y relación microestructura-propiedades tecnológicas de las piezas cocidas.

A lo largo de la historia, los materiales cerámicos de arcilla cocida (adoquines, bovedillas, ladrillos, tableros y tejas) han estado presentes en el sector de la Construcción, evolucionando paralelamente al desarrollo de las técnicas constructivas. En esta línea, la actividad desarrollada por el grupo MEDES está enfocada principalmente a la optimización del diseño de la pieza y de su proceso de fabricación, a la mejora de las propiedades tecnológicas y al estudio de los mecanismos que dan lugar a la aparición de diferentes patologías en las piezas (expansión por humedad, eflorescencia, resistencia a la helada…)

El grupo MEDES pertenece a la Red Temática del CSIC de Patrimonio Histórico y Cultural. En esta línea, el grupo aplica sus conocimientos y experiencia en técnica de caracterización químico-física (SEM, TEM, XRD, XRF….) para la caracterización arqueométrica de vidrios y materiales cerámicos antiguos.

1. Prensado automático de pastillas de polvos cerámicos, vidrios y sus materias primas.
2. Reactor autoclave
3. Rotavapor
4. Hornos de fusión de vidrios y fritas (hasta 1600°C).
5. Hornos de recocido y tratamientos térmicos para nucleación y cristalización de vidrios y fritas y cocción de probetas o pastillas cerámicas en crudo.
6. Separador magnético.
7. Aplicador de barbotinas cerámicas.
8. Molinos, mezcladoras y divisores de muestras.

1. Preparación metalográfica de materiales cerámicos, vidrios y vitrocerámicos
2. Determinación de amoniaco por el método Kjeldahl
3. Equipo de lixiviación
4. Microdurómetro Knoop y Vickers
5. Equipo para medir la resistencia a la abrasión (Método PEI)
6. Análisis térmico diferencial y termogravimétrico (ATD/TG) SETARAM Labsys
7. Calorimetría diferencial de barrido (DSC/TG) SETARAM Labsys
8. Máquina de ensayos mecánicos a flexión y compresión
9. Preparación metalográfica de vidrios, materiales cerámicos y vitrocerámicos

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