martes, 13 de octubre de 2009

Argentina: Los polímeros también junto a la ecología

Isabel Cittadini (INTEMA - CONICET)

Si se le pregunta a cualquier persona qué es un polímero, seguramente no sabrá qué responder. Más allá de explicar que se trata de una macromolécula formada por la unión química de muchas moléculas pequeñas, los polímeros forman parte de nuestra vida cotidiana.

Con polímeros están hechas las bolsas de supermercados, las fibras sintéticas de la ropa, la mayor parte de las piezas interiores de automóviles y de de los aparatos electrónicos, los juguetes, cañerías para diferentes usos, las carcasas de las computadoras y hasta los lentes de contacto, diferentes piezas médicas, materiales dentales y más.

Si bien es actualmente inimaginable la vida sin estos materiales, lo cierto es que generan un importante problema ambiental debido a su persistencia luego de su disposición final (la mayoría de ellos o por lo menos aquellos que se usan en mayor volumen) y al hecho de que en general se sintetizan a partir de fuentes no renovables y cada vez más escasas como lo es el petróleo.

El Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales –Intema- de Mar del Plata, cuenta desde agosto con el área de Ecomatariales. Si bien el tema de trabajo comenzó a desarrollarse en 1991, era parte de las actividades que desarrollaba la División Polímeros. Después de varios años de aportes científicos y tecnológicos al área, se alcanzó un número significativo de investigadores que permitió la formación del área específica.

El área de Ecomateriales de Intema tiene como objetivo general reducir el impacto ambiental asociado al uso de materiales poliméricos, promoviendo el desarrollo sostenible, entendido como el desarrollo económico y social respetuoso con el medio ambiente.
“Las estrategias utilizadas para lograr este objetivo se basan en la utilización de polímeros naturales derivados de la biomasa, tales como celulosa, almidón, proteínas, aceites vegetales, furfural entre otros, los subproductos del agro (ej: fibras de algodón, sisal, yute, etc.) o forestales (ej: fibras o harina de madera), en general, productos derivados de recursos renovables de producción nacional para desarrollar nuevos materiales” explica Mirta Aranguren, investigadora del Conicet en el Intema.
Con este mismo objetivo general se estudian también nuevas técnicas de procesamiento de polímeros y sus compuestos o modificaciones de otras existentes que contribuyan a reducir el impacto medioambiental.
Para mencionar sólo algunas de las líneas en que trabaja el grupo, que es justamente la línea que dio origen, se puede nombrar la de materiales compuestos con fibras vegetales.
“Estos materiales de matriz termoplástica (polietileno, polipropileno, PVC, etc) o de matriz termorrígida (resinas fenólicas, poliéster insaturado, epoxi, etc) se reforzaron con partículas o con fibras vegetales, como harina de madera, cáscara de arroz o de maní, algodón, bagazo de caña, sisal, yute, cáñamo, formio, etcétera, que reemplazan así refuerzos inorgánicos como los carbonatos o las fibras de vidrio” aclara Aranguren.
Los polímeros en el mercado
El mercado para estos materiales que era inexistente a principio de los '90 cuando comenzaron las actividades en Iintema, ha crecido exponencialmente desde entonces, siendo los mayores consumidores de estos compuestos, la industria automotor (en Europa principalmente, aunque Brasil ha participado como país colaborador a través de la utilización de fibras vegetales locales) y la industria de la construcción (en Estados Unidos de América principalmente, en la construcción de "decks", muelles, senderos en paseos públicos como parques, señales, etc).
Estos compuestos también han sido utilizados en otras aplicaciones como utensilios de librería o de tocador, muebles, "pallets", recubrimientos, paneles de aislación térmica o acústica, entre otros.
La lógica evolución del trabajo llevó a reemplazar total o parcialmente los polímeros utilizados por otros que tuvieran su origen en fuentes renovables. Así se utilizaron taninos y actualmente furfural como reemplazos parciales en la formulación de resinas fenólicas.
También se incorporaron polímeros obtenidos a partir de proteínas de soja, así como poliuretanos y resinas tipo poliéster insaturado a partir de aceites vegetales como aceite de lino o aceite de tung.
En los últimos años, se incorporó como línea de trabajo los materiales para empaque/envoltura de alimentos, el conocido "packaging". En esta línea se llevan adelante trabajos en películas a partir de proteínas como gelatina o caseinato, así como polisacáridos como el almidón y el quitosano y también a partir de complejos de proteína-polisacáridos.
En estos casos el objetivo es mejorar las propiedades mecánicas de las películas, al mismo tiempo que las propiedades de permeabilidad a la humedad y a los gases, buscando mantener durante mayor tiempo las propiedades organolépticas de los alimentos frescos y no procesados.
Nano y microfibras
La biomasa es también una fuente de nanopartículas y nanofibras que como en los análogos sintéticos ofrecen la oportunidad de mejorar propiedades tales como la rigidez de los materiales poliméricos sin afectar significativamente otras propiedades como pueden ser su transparencia (si el polímero base es transparente) o su extensibilidad (de gran interés en el caso de los elastómeros).
La celulosa, que es el polímero que le da rigidez estructural a las plantas, es una fuente abundante para la obtención de nano y micro fibrillas que tienen diámetros del orden de 5 a 50 nm dependiendo del origen y grado agregación hasta varios cientos de nanometros o incluso hasta micrones de largo.
“Se está trabajando en la incorporación de estas fibrillas, así como de nanoarcillas naturales en diferentes películas para modificar respuestas mecánicas y de barrera con el agregado de bajas concentraciones de estos nanorefuezos/cargas”, agrega Aranguren.

Polímeros inteligentes

En el Intema trabajan con poliuretanos con memoria de forma, de origen sintético, no natural, que son reforzados con nanocristales de celulosa. Estos compuestos se utilizan en suturas, stents y otras piezas como actuadores, porque responden en forma autónoma a un cambio de temperatura cambiando la forma que poseen. Los cristales de celulosa se agregan para aumentar la rigidez sin perder extensibilidad ni transparencia.
Pero actualmente, están tratando de reemplazar estos polímeros por otros con similares características funcionales, de origen vegetal.

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