Estados Unidos. Los investigadores de la Universidad del Estado de Washington han desarrollado un material a base de plantas respetuoso con el medio ambiente que, por primera vez, funciona mejor que la espuma de poliestireno para aislamiento.
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 Amir Ameli, profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales, y Xiao Zhang, profesor asociado en la Escuela de Ingeniería Química y Genética de Linda y Linda, se publica en la revista Carbohydrate Polymers.
Los investigadores han estado trabajando para desarrollar un reemplazo respetuoso con el medio ambiente para la espuma de poliestireno o Styrofoam. El material popular, hecho de petróleo, se usa en todo, desde tazas 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.
Mientras que otros investigadores han creado otras espumas a base de celulosa, las versiones a base de plantas no han funcionado tan bien como la espuma de poliestireno. No son tan fuertes, tampoco se aíslan, y se degradan a temperaturas más 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 creó 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, informan los investigadores, el material a base de plantas superó las capacidades de aislamiento de espuma de poliestireno. También es muy ligero y puede soportar hasta 200 veces su peso sin cambiar de forma. Se degrada bien, y quemarla 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 los 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 del mundo real.
El trabajo fue apoyado por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos y la Oficina de Comercialización de WSU.
Fuente: Universidad del Estado de Washington.
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