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Un nuevo sistema recupera el helio usado para refrigerar equipos científicos y médicos

El desarrollo, patentado por la Universidad de Zaragoza, el CSIC y la empresa GWR Instruments, permitirá reducir el consumo de un recurso estratégico, limitado y caro

La técnica sustituiría a las plantas de recuperación industrial, que emiten a la atmósfera gran parte del helio ya utilizado

(Zaragoza, martes, 19 de febrero de 2013). Investigadores de la Universidad de Zaragoza, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y de la empresa GWR Instruments (Estados Unidos) han desarrollado y patentado un nuevo sistema para la licuefacción y recuperación de helio a pequeña y media escala. El método es capaz de recuperar el 100% del helio líquido empleado en la refrigeración de equipos científicos y médicos.
El sistema, sencillo y de fácil manejo, ha sido presentado hoy en el Paraninfo de la Universidad de Zaragoza, en un acto presidido por el rector de la Universidad de Zaragoza, Manuel López Pérez, el presidente del CSIC, Emilio Lora-Tamayo y el consejero de Industria e Innovación del Gobierno de Aragón, Arturo Aliaga.
“Esta nueva técnica permitirá reducir el consumo de un recurso estratégico, limitado y de elevado coste, que se usa tanto en forma líquida como gaseosa en investigación, en equipos médicos y en la industria, lo que supondrá un ahorro económico considerable al tratarse de un elemento escaso y caro. Ya está sustituyendo a las actuales plantas de recuperación industrial, muy complejas y que emiten a la atmósfera una parte importante del helio usado”, ha explicado el coordinador del desarrollo Conrado Rillo, investigador en el Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA), instituto universitario de investigación mixto UZ-CSIC, y director del Servicio de Líquidos Criogénicos de la Universidad de Zaragoza.
La invención está basada en técnicas nuevas de recuperación y purificación del gas procedente de la evaporación del líquido en los equipos médicos o científicos. El proceso de licuefacción se adapta al consumo, ya que el líquido producido se mantiene sin pérdidas el tiempo necesario hasta volver a utilizarse. “Lo que hemos ideado se basa en emplear las propiedades termodinámicas del gas y en un nuevo sistema de control de presión y flujo en el recipiente en el que se almacena el líquido producido para extraer la máxima potencia al refrigerador y conseguir así tasas de licuefacción óptimas”, precisa el investigador Rillo.
El helio es un gas fósil que se obtiene por separación del gas natural en unos pocos yacimientos del mundo. Se trata de un recurso estratégico, limitado y caro, que en estado líquido puede alcanzar los 40 euros el litro, mientras que en estado gaseoso puede llegar a costar entre 10 y 30 euros el metro cúbico.
“Con nuestro método, el ahorro en litros acaba siendo del 100% a las pocas semanas de la instalación de la planta. El coste del helio líquido producido es, por tanto, el coste de la electricidad sumado al mantenimiento y la amortización de la planta, estimado entre uno y dos euros por litro producido”, aclara Rillo.
 
Investigación aplicada a la industria
“Este nuevo desarrollo, protegido con dos patentes, es un claro ejemplo de la convergencia de la investigación y la empresa privada, dos agentes que, ahora más que nunca, deben mirar en la misma dirección para ofrecer soluciones a la sociedad. Los resultados de la investigación se transfieren a la industria para mejorar la eficiencia de las tecnologías disponibles y, en definitiva, el día a día de los profesionales que las utilizan”, ha destacado Lora-Tamayo.
La empresa Quantum Design Internacional, una de las compañías líder a nivel mundial en la fabricación y distribución de instrumentación científica de medidas físicas a bajas temperaturas, se encargará de la explotación comercial de las patentes. La empresa americana ha adquirido la tecnología a través de una licencia de explotación comercial para todo el mundo, firmada en la Universidad de Zaragoza el pasado 2 de marzo de 2011.
Se estima que el retorno económico procedente de la explotación de la licencia para el CSIC y la Universidad de Zaragoza puede llegar a superar el millón de euros al año.  
 
Cómo surgió la idea
Recuperar y licuar Helio ha sido, desde hace más de cien años, un reto. A gran escala está resuelto comercialmente, para una demanda superior de los 500 litros de líquido al día. Sin embargo, a pequeña escala, para menos de 100 litros diarios, no existían soluciones comerciales eficientes.
La necesidad de disponer de un licuefactor eficiente y de renovar la planta industrial de la Universidad de Zaragoza llevó a Conrado Rillo en 2004, como directordel Servicio de Líquidos Criogénicos de la Universidad de Zaragoza,  a poner en marcha un estudio de eficiencia y, posteriormente, en 2006, un proyecto de investigación que dio como fruto esta nueva tecnología.
De hecho, desde hace unos meses, la Universidad de Zaragoza ya recupera el 100% del helio consumido en buena parte de sus aparatos de investigación, haciendo uso de la versión comercial de esta tecnología desarrollada por Quantum Design en colaboración con GWR Instruments, UZ y CSIC.
 
La UZ, una de las primeras en producir Helio líquido en los años 70
Este desarrollo por parte del investigador Conrado Rillo no es fortuito. Fue Heike Kamerlingh Onnes, físico holandés descubridor de la superconductividad y premio Nobel de Física en 1913, el primero en obtener un pequeña cantidad de helio líquido en 1908. En la década de los 50, aparecieron en el mundo los primeros licuefactores comerciales. En los años 70, en la UZ se consolidó el primer grupo de una universidad española dedicado a la investigación de la materia a muy bajas temperaturas y que le llevó a ser una de las primeras en producir Helio líquido en las instalaciones de la Facultad de Ciencias, gracias a un licuefactor de Helio cedido por la Universidad de Hoboken, EEUU, en el año 1971.
Desde entonces, el Laboratorio de Física del Estado Sólido a Bajas Temperaturas de la Facultad de Ciencias de Zaragoza junto al ICMA, han aportado resultados notables en superconductividad, magnetismo y dinámica molecular, siendo pioneros en el desarrollo de la Física de Bajas Temperaturas en España.
Para realizar esta investigación es necesario disponer de técnicas de producción de frío, siempre a partir de Helio líquido.
 
Transferencia tecnológica de impacto en Aragón
Para la implantación de esta nueva tecnología en su versión comercial, el grupo de investigación ha obtenido financiación del Gobierno de Aragón (560.000 €). Gracias a este respaldo económico, la Universidad de Zaragoza dispone de tres plantas comerciales completas, una para recuperar el gas usado en el edificio I+D+i del campus Río Ebro, otra para recuperar y licuar el gas de los equipos de RMN de la Facultad de Ciencias, y otra para recuperar y licuar el gas de los equipos de Bajas temperaturas y del Servicio de Medidas Físicas, también en la Facultad de Ciencias.
Paralelamente, el apoyo del Gobierno aragonés a este nuevo desarrollo supone una transferencia de tecnología de gran impacto en la comunidad autónoma aragonesa. De hecho, Quantum Design ha contratado, a través de OTRI-UZ, la transferencia de tecnología. Así, algunos de los componentes de las plantas de licuación, cuyos primeros prototipos han sido desarrollados en el Servicio de Apoyo a la Investigación (SAI) de la Universidad de Zaragoza, se fabrican en la actualidad en la empresa aragonesa Integración y Control (I&C), ubicada en Muel.
Quantum Design contrata a I&C la fabricación de dichos componentes, existiendo en la actualidad equipos comerciales instalados en las Universidades de Santa Cruz y San Diego (California) y Denver (Colorado).
 
Foto de familia con representantes de la Universidad de Zaragoza, CSIC, Gobierno de Aragón y de las empresas GWR Instruments y Quantum Design Internacional, esta mañana en el Paraninfo. 

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