Proyecto RECUBIC: Residuos de cuero convertidos en carbones funcionales para capturar CO₂ y retener contaminantes en agua
La industria textil, y en particular la industria del cuero, genera grandes cantidades de residuos que constituyen un problema medioambiental y económico de creciente relevancia a escala global debido a su compleja composición. El mercado mundial del cuero alcanza un valor aproximado de 80 mil millones de dólares anuales(1). Sin embargo, su actividad genera alrededor de 6 millones de toneladas métricas de residuos al año(2), que pueden contener diversos compuestos químicos, entre ellos sales y óxidos de cromo y titanio.
En este contexto, España se posiciona como el séptimo mayor exportador mundial de pieles y cueros, con una participación del 4,4% de las ventas globales en 2022(3). Dentro del Estado español, la Comunitat Valenciana concentra aproximadamente el 50% de las empresas del sector, lo que pone de manifiesto la especial relevancia de esta problemática en el ámbito nacional y, particularmente, en esta región.
La gestión inadecuada de estos residuos mediante su incineración o deposición en vertederos puede provocar la contaminación del suelo, agua y aire. Su matriz orgánica, basada principalmente en colágeno, convive con sustancias incorporadas durante el curtido, entre ellas compuestos de cromo. Esta composición condiciona la conversión termoquímica y obliga a controlar el cromo en el sólido obtenido y su posible liberación antes de plantear aplicaciones ambientales.
La naturaleza proteica del cuero aporta nitrógeno al precursor y ofrece una vía para obtener carbones con especies nitrogenadas en su superficie. El reto consiste en aprovechar esa composición y, al mismo tiempo, desarrollar una porosidad accesible y unas propiedades químicas adecuadas para cada aplicación(4). RECUBIC investiga esta estrategia para transformar residuos de cuero en adsorbentes dirigidos a la captura de CO2 en corrientes gaseosas y a la retención de contaminantes en agua.
Este proyecto (expediente IMDEEA/2025/54) cuenta con el apoyo de la Generalitat Valenciana a través del convenio regulador de subvención de la Generalitat, a través de la Conselleria de Innovación, Industria, Comercio y Turismo y el Instituto Tecnológico de la Energía (ITE), para ayudas a los IITT para proyectos de innovación en colaboración con empresas en el marco de la especialización inteligente, durante el ejercicio 2025-2026.
(1) Muthukrishnan L. (2021) Nanotechnology for cleaner leather production: a review. Environ. Chem. Lett. 19, 2527-2549.
(2) Fathima N.N., et al. (2023) Leather solid waste derived activated carbon as a potential material for various applications: a review. JAAP 176 (2023) 106249.
(3) LederPiel. El comercio mundial del sector del cuero en 2022. Disponible en: https://lederpiel.com/comercio-mundial-cuero-2022/.
(4) J. Bermúdez, P. Dominguez, A. Arenillas, J. Cot, J. Weber, and R. Luque, “CO2 Separation and Capture Properties of Porous Carbonaceous Materials from Leather Residues, ” Materials, vol. 6, no. 10, pp. 4641–4653, Oct. 2013.
Propuesta de valor
En el marco de la estrategia impulsada por la Unión Europea para avanzar hacia un modelo de economía circular, basado en un uso más eficiente de los recursos, la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y la minimización y valorización de los residuos, resulta necesario desarrollar nuevas alternativas para el aprovechamiento de los residuos generados por la industria del cuero. Esta necesidad se ve reforzada por la evolución del marco regulatorio europeo en materia de residuos y productos textiles, que promueve modelos de producción y consumo más sostenibles y una mayor circularidad de los materiales.
En este contexto, el proyecto RECUBIC plantea una doble oportunidad. Por un lado, permite valorizar residuos de la industria del cuero que actualmente presentan limitadas alternativas de aprovechamiento. Por otro, propone transformar estos residuos en materiales funcionales destinados a aplicaciones ambientales de alto interés, contribuyendo a la mitigación del cambio climático y a la reducción de la presencia de contaminantes en el medioambiente. En particular, los biocarbones obtenidos mediante pirólisis pueden ser sometidos a procesos de activación para modificar y mejorar sus propiedades texturales y químicas, dando lugar a materiales carbonosos con potencial aplicación en la captura de CO2 en corrientes gaseosas y en la eliminación de contaminantes emergentes presentes en aguas residuales.
De este modo, RECUBIC plantea una estrategia de valorización en la que un residuo industrial se transforma en un material funciona destinado a aplicaciones orientadas a la mitigación del cambio climático y reducción de contaminantes.
La propuesta se articula mediante la optimización de las condiciones de pirólisis y activación, la caracterización fisicoquímica de los materiales obtenidos y la evaluación de su comportamiento en diferentes procesos de adsorción. De esta forma, el proyecto busca demostrar la viabilidad técnica de convertir residuos de cuero en materiales adsorbentes de valor añadido y validar su potencial en aplicaciones ambientales, contribuyendo al desarrollo de alternativas más sostenibles frente a los materiales de referencia actualmente utilizados.
Proyecto y tecnología desarrollada
El desarrollo del proyecto RECUBIC combina el acondicionamiento del residuo, la pirólisis y la activación posterior del carbón obtenido. Los recortes de cuero se trituran y peletizan para homogeneizar la alimentación y facilitar su introducción proceso. En la planta piloto del ITE se ajustan las condiciones de pirólisis, como la temperatura y el tiempo de residencia, para obtener una fracción carbonosa con las características requeridas. La activación se emplea para desarrollar la porosidad y ajustar las propiedades superficiales del material.
La pirólisis genera también fracciones líquida y gaseosa, cuya valorización constituye una línea complementaria del proyecto. Este artículo se centra en la fracción sólida y en su posible uso como adsorbente. La caracterización elemental, superficial y textural se combina con ensayos termogravimétricos y pruebas de lecho fijo para CO₂; la evaluación en agua se está realizando con contaminantes seleccionados y muestras de efluente secundario de EDAR.
Composición y propiedades de los carbones
La muestra de residuo de cuero caracterizada presentó 41,8 % de carbono, 12,9 % de nitrógeno, 6,4 % de hidrógeno y 0,97 % de azufre; el contenido de cromo se reportó como 3,96 % de Cr₂O₃. El nitrógeno del precursor es coherente con la identificación de especies nitrogenadas en la superficie del carbón. En el ajuste del espectro XPS N 1s de una muestra de carbón obtenido tras el proceso de pirolisis, los componentes asignados a nitrógeno pirrólico y piridínico representaron, respectivamente, aproximadamente el 51,5 % y el 48,5 % del área ajustada.
Tras la activación, una de las muestras presentó un área superficial específica de 895 m²/g, con 0,34 cm³/g de volumen específico de microporos. El área atribuida a microporos fue de 707 m²/g. Estos valores constituyen una referencia para optimizar la textura del material; por sí solos no permiten establecer equivalencia con carbones comerciales ni anticipar su comportamiento en servicio.
La presencia de cromo derivada del curtido es un criterio de diseño y seguridad ambiental. La composición del residuo de partida no permite concluir que el carbón final sea inocuo: es necesario medir el cromo en el sólido tratado y evaluar su lixiviabilidad, además de definir las necesidades de purificación antes de validar un uso en agua.
Ensayos preliminares de adsorción de CO₂
Para la evaluación de la capacidad de adsorción de CO2, se han llevado a cabo ensayos de obtención de curvas de ruptura (breakthrough) en los que se evalúan dos carbones activados (CA) obtenidos con diferentes condiciones a partir de residuos de cuero. Ambos carbones presentan buenas propiedades texturales, con valores de área superficial en torno a 600 m2/g ambos, determinado por isotermas de adsorción/desorción. Las curvas de ruptura en lecho fijo se obtuvieron a 30 °C y con un caudal de alimentación de CO₂ de 80 NmL/min. La representación de C/C₀ frente al tiempo muestra una saturación más tardía para el CA2. La capacidad dinámica calculada fue de 5,12 mmol/g para el carbón CA1 y 7,34 mmol/g para el carbón CA2; el intervalo Δt₁₀–₉₀ —tiempo transcurrido entre C/C₀ = 0,1 y C/C₀ = 0,9— fue de 2,76 y 3,64 min, respectivamente. En estas condiciones, el CA2 presentó la respuesta dinámica más favorable.
Ambas muestras presentan buenos resultados de captura de CO2. Para seguir optimizando el proceso y seguir evaluando el comportamiento de los materiales producidos en entornos reales, se están realizando ensayos de curvas de ruptura de materiales desarrollados en el proceso con corrientes simuladas de una empresa de fabricación de cementos.
Evaluación absorción contaminantes emergentes en aguas residuales
La validación en medios acuosos se encuentra en desarrollo y todavía no hay resultados de eliminación que puedan comunicarse. Entre los compuestos seleccionados figuran el benzotriazol y el diclofenaco, incluidos como sustancias indicadoras para evaluar el tratamiento cuaternario en el anexo I de la Directiva (UE) 2024/3019 sobre el tratamiento de las aguas residuales urbanas. También se estudia, como línea experimental complementaria, la posible retención de genes asociados a resistencia a antibióticos.
Los ensayos contemplan aguas procedentes de tratamientos secundarios de depuradoras colaboradoras. La validación deberá considerar la competencia de otros componentes de la matriz y, en paralelo, controlar la posible liberación de cromo desde el adsorbente.
Conclusiones e impactos de los resultados obtenidos
A partir de los resultados actuales en el marco del proyecto RECUBIC, se pueden extraer las siguientes conclusiones:
- Los residuos de cuero presentan un potencial significativo como materia prima para la obtención de materiales carbonosos activados destinados a la captura de CO2. En particular, su contenido en nitrógeno puede favorecer la formación de grupos funcionales superficiales con afinidad por el CO2, contribuyendo a mejorar sus propiedades de adsorción.
- Se ha optimizado el proceso de obtención biocarbones a partir de residuos de cuero que, tras su activación, presentan propiedades texturales de interés para aplicaciones de adsorción de contaminantes. Parámetros como el área superficial específica y el volumen de microporos alcanzan valores comparables a los observados en determinados carbones activados comerciales, poniendo de manifiesto el potencial de estos residuos como materia prima para la obtención de adsorbentes de valor añadido.
En conjunto, los resultados obtenidos ponen de manifiesto la viabilidad de valorizar residuos de la industria del cuero mediante su transformación en materiales carbonosos funcionales. Esta estrategia permite abordar simultáneamente dos retos ambientales: la gestión y valorización de un residuo industrial y la obtención de materiales destinados al tratamiento de contaminantes ambientales, particularmente para la captura de CO2 y, por tanto, para aplicaciones potencialmente orientadas a la mitigación del cambio climático.
Desde esta perspectiva, RECUBIC contribuye al desarrollo de un modelo de valorización basado en los principios de la economía circular, mediante la transformación de un residuo en un material de mayor valor añadido y con potencial aplicación ambiental. Los resultados obtenidos hasta el momento respaldan la continuidad del desarrollo de estos materiales y su evaluación en condiciones de aplicación, con el objetivo de determinar su viabilidad técnica y su competitividad frente a los adsorbentes convencionales.
Este proyecto (expediente IMDEEA/2025/54) cuenta con el apoyo de la Generalitat Valenciana a través del convenio regulador de subvención de la Generalitat, a través de la Conselleria de Innovación, Industria, Comercio y Turismo y el Instituto Tecnológico de la Energía (ITE), para ayudas a los IITT para proyectos de innovación en colaboración con empresas en el marco de la especialización inteligente, durante el ejercicio 2025-2026
Los ensayos contemplan aguas procedentes de tratamientos secundarios de depuradoras colaboradoras. La validación deberá considerar la competencia de otros componentes de la matriz y, en paralelo, controlar la posible liberación de cromo desde el adsorbente
