Durante la primera semana de octubre del año 2016, se llevaron a cabo una serie de actividades dirigidas a favorecer el inicio de la colaboración bilateral entre el Warwick Manufacturing Group – WMG (Grupo de Manufactura de Warwick) de University of Warwick (UK) y el Cuerpo Académico Procesamiento e Ingeniería de Polímeros.
Este encuentro se dio en el marco de la UK – Mexico Visiting Chair (Cátedra Itinerante México-Reino Unido), que estableció convenios entre 12 universidades nacionales e igual número de universidades británicas.
En nuestra búsqueda de colaboradores potencionales entre las 12 universidades del Reino Unido que firmaron este convenio, destacó al University of Warwick por el trabajo realizado por el Dr. Kerry Kirwan líder del Innovative Manufacturing Global Research Priorities – IM GRP y miembro del grupo de Sustainable Materials and Manufacturing (Manufactura y Materiales Sustentables) del International Manufacturing Centre – IMC (Centro Internacional de Manufactura) del WMG.
Enviamos una solicitud para realizar un visita a esta importante Universidad ubicada en Coventry (UK), con el propósito de dar a conocer las posibilidades de trabajo que ofrece PIP a nuestros colegas del WMG. La respuesta no sólo fue positiva, además nos ofrecieron una agenda completa que incluía la presentación de un seminario en el IMC y una serie de reuniones entre nuestro representante y diferentes profesores que colaboran en el IM GRP. El nombre sugerido para la charla fue «Repurposing Industrial & Agricultural Waste through Polymer Processing».
La agenda propuesta por la administradora del IM GRP, Rachael Kirwan, tenía programada una reunión con la encarga de la Office for Global Engagement para los convenios y estrategias enfocadas a Latinoamérica: Emily Lin.
En dicho encuentro se discutieron temas sobre los fondos de los cuales se pueden apoyar los proyectos que se desarrollen en conjunto con la University of Warwick. Un dato interesante es que esta institución acepta a un alumno extranjero sin cobrar matrícula o inscripción, siempre y cuando su visita no supere las 10 semanas.
Se presentó el seminario ante poco más de 30 personas, la mayoría alumnos de posgrado y algunos profesores involucrados en diferentes proyectos con el grupo del Dr. Kirwan.
Presentación: https://prezi.com/h7fvaurk-xjg/repurposing-industrial-and-agricultural-waste-through-polyme/
El objetivo de la charla era mostrar las fortalezas del PIP en el área de procesamiento y caracterización de materiales compuestos utilizando fibras naturales. También se mostró la riqueza en recursos naturales de los que goza la región Occidente de México, así como el impulso que en la zona ha registrado en los últimos años la industria automotriz tanto en la manufactura de automóviles como de autopartes.
Las preguntas al final del seminario giraron en torno al concepto de auto-hibridación (uso de dos tamaños de la misma fibra natural), la posibilidad de utilizar un proceso biotecnólogico para mejorar la compatiblidad de la fibras naturales, el aspecto de los biocomposites e incluso que describiéramos el olor que despiden estos materiales ya procesados.
El Dr. Greg Gibbons, jefe del área de Additive Layer Manufacturing, fue el primer investigador con el que pudimos entrevistarnos.
Amablemente nos dio un paseo por las instalaciones del laboratorio a su cargo mientras nos platicaba sobre los proyectos en los que están involucrados su grupo con la industria, en especial el área automotriz para el desarrollo de nuevos prototipos.
Un ejemplo de que la manufactura aditiva no se limita a la industria automotriz, fue la reproducción de un corazón a partir de la información recopilada por Leonardo Da Vinci hace más de 500 años, desarrollada en el laboratorio del Dr. Gibbons.
Con el Dr. Gibbons identificamos muchas áreas de oportunidad sobre todo para el tipo de proyectos que actualmente estamos desarrollando con la empresa inMateriis, aunque tener la oportunidad de imprimir moldes para inyección de plásticos abre una posibilidad que no habíamos considerado como grupo.
En la charla que tuvimos al día siguiente con el Dr. Kerry Kirwan, nos compartió parte de los logros de su grupo y los proyectos de innovación en manufactura identificados como prioritarios para la colaboración internacional.
La estrategia que el grupo de materiales sustentables ha seguido para obtener financiamiento para investigación es identificar una aplicación que utilice recursos no renovables para su producción y tratar de cubrir los siguientes tres aspectos: i) proponer una opción más «verde» (tanto en materias primas, como acondicionamiento y procesamiento del composite), ii) que las alternativas tengan iguales o mejores propiedades que el material que se quiere sustuir, y iii) que los costos de producción sean iguales o menores a los del material convencional.
También nos compartió el interés que tiene el Reino Unido en invertir en proyectos que tengan impacto social y ecónomico en naciones en desarrollo, como la nuestra. Bajo ese contexto, propuso la modificación superficial por medio de procesos biotecnógicos de fibras de agave como alternativa al uso de agentes de acoplamiento para mejorar su compatibilidad en nuestros biocomposites. Otro línea que actualmente desarrollan es la obtención de monómeros a partir de plantas y/o aceites vegetales, para producir matrices poliméricas a partir de recursos renovables. Finalmente nos compartió su experiencia con la remediación de suelos utilizando plantas para la recuperación de materiales valiosos y la manufactura de partes a partir de ellos: la clave de este último proyecto fue darle un uso al material recuperado.
Una fortaleza del IM GRP es su caracter multidisciplinar: no sólo se abordan los proyectos con especialistas en procesamiento y caracterización de polímeros, también los hay síntesis, procesos biotecnológicos y nanomateriales, todos ellos coordinados y vinculados a necesidades específicas de la industria.
Después realizamos una pequeña visita guiada por algunos de los centros de investigación que forman parte del WMG, acompañados por el Dr. Peter Wilson y el doctorante Felipe Cicaroni Fernandes, ambos colaboradores del Dr. Kirwan.
La primera escala fue el International Manufacturing Centre – IMC.
En su interior hay una gran cantidad de equipos de producción a escala industrial (en particular llamaron nuestra atención las prensas para producción de auto partes a partir de composites), un biorreactor de gran capacidad, equipos de caracterización de propiedades mecánicas e incluso algunos prototipos vehículos, como el submarino personal propulsado por pedales construido con materiales compuestos sustentables. También estuvimos en el laboratorio de química donde se trabaja en la obtención de monómeros a partir de aceite vegetal para producir resinas termofijas.
Después visitamos el International Institute for Nanocomposites Manufacturing, sitio donde están invertidas £4,ooo,ooo en equipo de procesamiento, síntesis y caracterización de nanomateriales.
La charla que se desarrolló tanto con el Dr. Wilson como con el Mtro. Fernandes, nos hizo visualizar la posibilidad de iniciar la obtención de materias primas sustentables a partir de recursos naturales que tiene México con algunos de los procedimientos desarrollados y ya publicados por el WMG. De las experiencias previas de ambos grupos tuvimos interés en el procesamiento de materiales compuestos con fibra de carbono por extrusión y al Dr. Wilson le pareció interesante el uso de un sistema autohíbrido de fibras para el reforzamiento de una matriz polimérica.
También tuvimos oportunidad de conocer la School of Life Sciences (un traslado dentro del campus de aproximadamente 15 min. del IMC) para encontrarnos con el Dr. Guy Barker, que junto con el Dr. Kirwan, encabeza el IM GRP.
El IM GRP tiene tres líneas de trabajo principales:
- Economía circular
- Manufactura agrícola
- Biotecnología industrial
En ese sentido, el Dr. Barker trabaja en la recuperación de sustancias valiosas de residuos orgánicos de la industria agrícola y estudia sistemas que a mayor escala puedan producir cantidades importante de materias primas para la manufactura de composites.
La oportunidad que ofrece México para tratar de hacer con los residuos orgánicos algo más que composta, resultó muy atractiva para iniciar con trabajo experimental de técnicas ya estudiadas con especies como las manzanas, para caracterizar otro tipo de frutos y/o plantas. La posibilidad de modificar la superficie de las fibras naturales por métodos biotecnológicos empleando hongos o bacterias, tambiés es una opción para incorporar técnicas y desarrollos propuestos por el Dr. Barker como alternativa «verde» a los tratamientos químicos.
De regreso en el IMC, tuvimos oportunidad de platicar con el Dr. Andrew Clark del Departamento de Química de la University of Warwick. El Dr. Clark está trabajando con el IM GRP en trabajos relacionados con la síntesis de monómeros para la producción de polímeros a partir de recursos renovables. En la entrevista se consideró la posibilidad de trabajar con fibras de agave para modificarlas pero utilizando alternativas «bioderivadas» (de origen biológico) para que se integraran mejor en su mezcla con otros polímeros. En ese sentido nos comprometimos a enviar un par de kilogramos de la fibra en diferentes etapas de su acondicionamiento (como se recibe de la industria tequilera y después de los tratamientos físicos propuestos en los trabajos de nuestro grupo).
Finalmente tuvimos la fortuna de platicar con la Dra. Tara Schiller, del grupo de Nanocomposites especializado en la síntesis y caracterización avanzada de materiales compuestos polímericos. Es precisamente en sus instalaciones donde se realizan las caracterizaciones morfológicas, reológicas, térmicas y químicas de los materiales compuestos desarrollados por el IM GRP, además de contar con el equipo de procesamiento para realizar extrusión de mezclas y materiales compuestos, moldeo por compresión e inyeccción.
En particular llamaron nuestra atención los equipos de procesamiento con sensores de FTIR y espectroscopia Raman para identificar cambios químicos durante la preparación de mezclas y materiales compuestos, y los prototipos de moldes de inyección que el área de Manufactura Aditiva produce para pruebas de optimización de procesamiento y diseño de productos nuevos.
Queremos agradecer la facilidades que el IM GRP tuvo para nuestras visita, en el especial al Dr. Kerry Kirwan por aceptar nuestra propuesta para realizar este primer acercamiento con la University of Warwick y Rachael Kirwan, administradora del IM GRP por la organización y logística de la agenda académica, así como por su cálida hospitalidad.
Procesamiento e Ingeniería de Polímeros 