INVESTIGADORES DESARROLLAN UNA ALTERNATIVA SOSTENIBLE AL POLIESTIRENO CON MATERIALES RENOVABLES
Expertos de la Universidad del Estado de Washington han creado un material hecho de nanocristales de celulosa que por primera vez ofrece mejores prestaciones como aislante que la espuma de poliestireno, fabricada a partir de petróleo.
Investigadores de la Universidad del Estado de Washington (WSU), en Estados Unidos, han desarrollado un material de origen vegetal respetuoso con el medio ambiente que, por primera vez, funciona mejor como aislante que la espuma de poliestireno.
La espuma está hecha principalmente de nanocristales de celulosa, el material vegetal más abundante en la tierra. Los investigadores también desarrollaron un proceso de fabricación sencillo y respetuoso con el medio ambiente para fabricar la espuma, utilizando agua como disolvente en lugar de otros disolventes nocivos. El trabajo, dirigido por los profesores Amir Ameli y Xiao Zhang, se publica en la revista Carbohydrate Polymers.
Los investigadores han estado trabajando para desarrollar una alternativa sostenible para la espuma de poliestireno, un popular material hecho de petróleo, que se usa en multitud de aplicaciones, desde vasos de café hasta materiales para la construcción, el transporte y las industrias de embalaje. Pero está hecho de ingredientes tóxicos, depende del petróleo, no se degrada naturalmente y crea contaminación cuando se quema.
Si bien otras investigaciones han creado espumas basadas en celulosa, hasta ahora no han resultado tan efectivas como la espuma de poliestireno. No son tan fuertes, no aíslan tan bien y se degradan a temperaturas altas y en humedad. Para fabricar nanocristales de celulosa, los investigadores usan la hidrólisis ácida, en la que el ácido se usa para romper los enlaces químicos.
En su trabajo, el equipo de WSU desarrolló un material que está hecho de aproximadamente un 75 por ciento de nanocristales de celulosa a partir de pulpa de madera. Agregaron alcohol polivinílico, otro polímero que se une a los cristales de nanocelulosa y hace que las espumas resultantes sean más elásticas. El material que crearon contiene una estructura celular uniforme que significa que es un buen aislante. Por primera vez, según los investigadores, un material a base de plantas superó las capacidades de aislamiento de la espuma de poliestireno. También es muy ligero y puede soportar hasta 200 veces su peso sin cambiar de forma. Se degrada bien, y quemarlo no produce cenizas contaminantes.
«Hemos utilizado un método fácil para hacer espumas compuestas de alto rendimiento basadas en celulosa nanocristalina con una excelente combinación de capacidad de aislamiento térmico y propiedades mecánicas», dijo Ameli. «Nuestros resultados demuestran el potencial de los materiales renovables, como la nanocelulosa, para materiales de aislamiento térmico de alto rendimiento que pueden contribuir al ahorro de energía, un menor uso de materiales derivados del petróleo y la reducción de los impactos ambientales adversos».
«Esta es una demostración fundamental del potencial de la celulosa nanocristalina como un material industrial importante», dijo Zhang. «Este material prometedor tiene muchas propiedades deseables, y poder transferir estas propiedades a gran escala por primera vez a través de este enfoque de ingeniería es muy emocionante».
Los investigadores ahora están desarrollando formulaciones para materiales más fuertes y duraderos para aplicaciones prácticas. Están interesados en incorporar materias primas de bajo costo para hacer un producto comercialmente viable y considerar cómo pasar del laboratorio a una escala de fabricación real.