Tendencias en el desarrollo de nuevos productos en plantas químicas con la transformación digital

La investigación y desarrollo de nuevos productos en plantas químicas quizá sea la etapa más crítica en la cadena de valor, porque da forma no solo a cómo los productos serán fabricados, sino también informa las mejoras posteriores.

Esta fase, que precisamente se encuentra en el fin de la cadena de valor, exige fuertes inversiones en productos químicos, porque las organizaciones se dedican al análisis de grandes datos y otras herramientas que les permita predecir el resultado de una inversión.

Esto funciona de esta manera porque con la evolución de la transformación digital industrial   hasta lo que hoy es conocido como la Industria 4.0, nuevos ingresos y ofertas relacionadas con el crecimiento del negocio forman parte de los objetivos claves de las organizaciones.

Con la transformación digital, las plantas químicas están en la capacidad de desarrollar nuevas ofertas o mejorar las existentes a través de la investigación y el desarrollo (I+D) de materiales avanzados y productos especiales.

Asimismo, la digitalización industrial permite a las fábricas de productos químicos integrarse con las operaciones de los clientes y pueden personalizar o ampliar sus productos con información y servicios de una manera que cobren primas, y, a veces, desarrollar nuevos modelos de negocio.

En el campo de la genómica material, por ejemplo, la analítica avanzada ayuda a los investigadores a utilizar los datos para entender las propiedades de los materiales químicos disponibles y considerar posibles combinaciones en el desarrollo de nuevos materiales con propiedades deseadas según clientes específicos.

En tal sentido, en la investigación y desarrollo de nuevos productos en plantas químicas las organizaciones con un nivel de madurez digital alto o experto pueden añadir ingresos incrementales a través de los siguientes tendencias que trae consigo la transformación digital:

1. Fabricación aditiva para ensayos

La fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D, utiliza información del mundo digital para crear un producto físico, encapsulando la transición IT/OT. Esto, potencialmente, ayuda a las plantas químicas a ahorrar costes durante el proceso de investigación y desarrollo.

Además, permite a los diseñadores construir un reactor con geometría específica, con configuraciones para controlar por dentro el proceso químico, así como con la cinética de reacción o tiempo específico de residencia en la reacción química. Por ejemplo, algunos investigadores en la Universidad de Glasgow desarrollaron reactores de polipropileno impresos en 3D que podrían servir como alternativas rentables al acero inoxidable.

Estos reactores plásticos construidos a escala de laboratorio, o más grande, funcionan igual de bien como reactores tradicionales a 150 grados centígrados y reducen potencialmente los costes operativos de los laboratorios químicos, contribuyendo a la experimentación adicional, lo que conlleva al descubrimiento de nuevos compuestos químicos.

Además, la fabricación aditiva durante el desarrollo de nuevos productos en plantas químicas, las impulsa a desarrollar y construir materiales avanzados y crear nuevas oportunidades de ingresos hasta convertirse en un fabricante líder de especialidades en productos químicos desarrollados. En épocas recientes, por ejemplo, se hace uso de tintas electrónicas estirables e imprimibles con pantalla en ropa inteligente.

En la etapa de desarrollo de nuevos productos en plantas químicas, los fabricantes pueden utilizar la tinta imprimible para incrustar sensores como el electrocardiograma, sensores de temperatura y movimiento, junto con una batería en un pequeño tamaño de una moneda disco en tejidos convencionales para recoger datos a través de una aplicación para smartphone. La analítica avanzada promueve a los químicos de las empresas a utilizar información digital para crear nuevos materiales “físicos”.

2. Analítica avanzada en la selección de materiales

Otra de las tendencias durante el desarrollo de nuevos productos en plantas químicas es la analítica avanzada, que puede ayudar a las empresas químicas utilizando la información digital para crear nuevos materiales “físicos”. Recientemente, investigadores de la Universidad de Illinois, Urbana-Champaign, han desarrollado una síntesis de máquinas para la fabricación de nuevos medicamentos y productos agrícolas.

Los productos químicos funcionan rompiendo moléculas complejas en bloques, su construcción es básica y luego son recombinados para crear nuevos compuestos con menor coste de almacenamiento de dato y alto rendimiento en informática (HPC). La analítica avanzada construye bases de datos que almacenan información en los materiales disponibles y sus propiedades.

Asimismo, la analítica avanzada presenta nuevas combinaciones de materiales con las propiedades deseadas, lo que lleva a avances en la genómica de materiales, y posee la capacidad de cambiar de prueba y error a resultados modelados para digitalizar el proceso de selección de materiales.

El siguiente juego transformacional en productos y servicios inteligentes discute cómo pueden las compañías químicas desarrollar valores diferenciados basados propuestas para sus clientes e incrementar sus flujos de ingresos.

3. Impresión 4D para el desarrollo de materiales avanzados

Entre los muchos desarrollos de la avanzada de materiales, un ejemplo digno de mención es el de materiales programables, también conocidos como impresión 4D, desarrollado en el departamento del laboratorio de arquitectura MIT. Estos materiales programables se pueden autoensamblar y cambiar de forma con el tiempo, en la cuarta dimensión.

El material a nivel externo reacciona a estímulos como la luz, el calor y el agua, tanto en expansión como en contracción en diferentes lugares. Como desarrollos comerciales, la industria química puede utilizar materiales programables para crear nuevos productos para clientes del sector aeroespacial, automoción, construcción e industrias de salud, beneficiándose de nuevas fuentes de ingresos.

En definitiva, la Industria 4.0 en plantas de procesos químicos mejora la productividad y reduce el riesgo, pero también apunta hacia el crecimiento del negocio mediante posibilidades funcionales que pueden ponerse en marcha durante la etapa de investigación y desarrollo de nuevos productos en plantas químicas.

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