Development and characterisation of novel adsorbent materials: additive manufacturing and energy evaluation of a functional prototype

La presente tesis doctoral aborda el desarrollo de soluciones desecantes sostenibles mediante el diseño de materiales compuestos, su procesado por tecnologías de fabricación aditiva y la evaluación experimental de los sistemas resultantes. El trabajo se centra en polímeros biodegradables, principalmente ácido poliláctico (PLA), reforzados con cargas orgánicas (madera) e inorgánicas (sílice y alúmina), formulados en filamentos aptos para extrusión de material (MEX). Los materiales fueron caracterizados mediante técnicas morfológicas, químicas, térmicas y mecánicas, incluyendo una evaluación tras exposición a humedad prolongada y ciclos de humedad y regeneración térmica. En todos los casos se observó un incremento de la capacidad de adsorción, aunque los compuestos con cargas inorgánicas mostraron una desorción más eficiente, conservando su capacidad de adsorción tras varios ciclos, sin una degradación significativa de sus propiedades mecánicas. Asimismo, se evaluó de forma sistemática la influencia de los parámetros de impresión sobre la porosidad y la capacidad de adsorción de los compuestos, demostrando que el control de estos parámetros permite aumentar la capacidad desecante. A nivel de sistema, se diseñó, fabricó y ensayó experimentalmente un prototipo de rueda desecante mediante MEX, cuyo rendimiento se comparó con una rueda desecante comercial recubierta de sílica gel. Los resultados experimentales evidenciaron que los prototipos desarrollados presentan una buena capacidad de deshumidificación, elevada eficiencia energética, y una desorción de humedad eficiente a bajas temperaturas de regeneración. Por tanto, se facilita su integración con fuentes de energía renovables de baja temperatura, como la solar térmica, biomasa o el calor residual. En conjunto, los resultados confirman la viabilidad de combinar materiales poliméricos biodegradables con cargas orgánicas e inorgánicas en sistemas desecantes fabricados por impresión 3D, abriendo el camino hacia equipos modulares, eficientes y sostenibles para aplicaciones de climatización y procesos industriales donde se requiera un exhaustivo control de la humedad ambiental.