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En las últimas décadas se han logrado avances interesantes en prácticamente todos los sectores industriales con respecto a la eficiencia ecológica de los procesos de producción, pero aún queda mucho camino por recorrer hasta lograr una sostenibilidad absoluta.

El camino lo marcan la reducción de emisiones atmosféricas -en concreto las que contribuyen al cambio climático-, la contaminación del agua, el consumo energético, el empleo de sustancias tóxicas y la cantidad de residuos no reciclables. Una de las claves reside en el desarrollo tecnológico, que comporta la mejora de la capacidad de la industria para innovar.

El Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Superficies y Películas Finas (Fraunhofer IST, Alemania) ha dado un paso en esta dirección con la creación de un recurso para la limpieza de las plantas industriales, informa Cordis. La dificultad estriba en los pormenores.

Por ejemplo, en el proceso de pasteurización de la leche, las proteínas lácteas disueltas suelen acumularse en los tubos, los calentadores y los intercambiadores de calor de la maquinaria utilizada. Un turno de trabajo puede provocar una acumulación tal que haga necesario el paro de la planta al completo para proceder a su limpieza, lo cual sin duda supone un coste económico inmenso para los fabricantes. Estos depósitos en forma de incrustaciones son capaces de obstaculizar gravemente los procesos de producción y suponen, tan sólo en Alemania, un coste anual de entre cinco y siete mil millones de euros.

Para evitar las incrustaciones en los entornos industriales es necesario contar con recubrimientos que eviten que las proteínas, los cristales de sal y los depósitos de carbonato cálcico se adhieran a las superficies de la planta o a los componentes de sus sistemas. Esta tarea resulta tanto más compleja como variada es la lista de materiales afectados y líquidos utilizados. Sin embargo, un equipo científico perteneciente al mencionado Instituto Fraunhofer ha logrado adaptar los recubrimientos necesarios a una amplia gama de aplicaciones y cargas industriales mediante ajustes en las estructuras y la energía superficial de los recubrimientos a la medida de las necesidades de cada instalación.

Una variable importante de esta solución innovadora reside en la energía superficial del recubrimiento, que determina el grado de deposición que pueden alcanzar las sustancias manejadas. «La gama de propiedades relacionadas con estas capas va desde una protección al desgaste intenso hasta un efecto antiincrustaciones extremo. Con la asistencia de una tecnología especial de procesos ya es posible crear casi cualquier tipo de propiedad», explicó Martin Keunecke, director del Departamento de Nuevos Recubrimientos Tribológicos del Fraunhofer IST.

Los recubrimientos se fabrican a partir de carbono y otros elementos con un grosor de muy pocos micrómetros, casi cincuenta veces más delgado que un cabello humano. Las capas de carbono, extremadamente duras y duraderas, se caracterizan por contar con unas propiedades excelentes contra la corrosión y el desgaste. Su energía superficial, y por tanto sus propiedades de cohesión, puede reducirse aún más mediante la integración de elementos no metálicos como el flúor o el silicio que generan un efecto adicional contra las incrustaciones.

"En función del tipo y cantidad de elementos usados podemos controlar las propiedades de los recubrimientos a nuestro antojo", explicó el Peter-Jochen Brand, director del Departamento para el Centro de Transferencia de Tribología del Fraunhofer IST. "Esto resulta necesario debido a que las plantas industriales están sujetas a una amplia gama de presiones distintas provocadas por las sustancias líquidas. Como ejemplo cabe mencionar el procesamiento de la leche o la elaboración de zumo de fruta en la industria alimentaria, la fabricación de pinturas en el sector químico, la producción de medicamentos en la industria farmacéutica o el transporte de crudo".

La industria utiliza recubrimientos de carbono principalmente para reducir la fricción y el desgaste. A pesar de la demanda intensa que existe de aplicaciones antiincrustación, éstas se encuentran en sus fases iniciales de desarrollo. Los doctores Keunecke y Brand prevén que su innovación tenga una gran repercusión comercial.

Los científicos demostrarán la versatilidad de sus nuevos recubrimientos antiincrustaciones en la feria comercial de Hanover mediante una fuente artificial. En ella el agua corre sobre distintas superficies modificadas y dibuja patrones de gotículas distintos en función del grado de efecto antiadhesivo logrado.

"Ahora que sabemos cómo configurar cada una de las capas pasaremos a dar con la manera más eficiente de producir los recubrimientos. Las técnicas antiincrustaciones actuales funcionan extraordinariamente bien en superficies externas, pero no así en recubrimientos internos como los de las tuberías. Para crear nuevos procesos de fabricación que solucionen este problema colaboramos con varios socios industriales y científicos", concluyó Keunecke.