Reciclar lo no reciclable
Nueva resina epoxi resistente a las llamas y que reduce los residuos
Investigadores de Empa han desarrollado una resina epoxi que puede repararse y reciclarse, además de ser ignífuga y mecánicamente resistente. Las aplicaciones potenciales van desde el revestimiento de suelos de madera hasta los compuestos en la industria aeroespacial y ferroviaria.
Las resinas epoxi son polímeros resistentes y versátiles. En combinación con fibras de vidrio o carbono, se utilizan, por ejemplo, para fabricar componentes para aviones, coches, trenes, barcos y turbinas eólicas. Estos polímeros epoxi reforzados con fibras tienen excelentes propiedades mecánicas y térmicas y son mucho más ligeros que el metal. Su punto débil: No son reciclables, al menos de momento.
Ahora, investigadores de Empa dirigidos por Sabyasachi Gaan, del laboratorio de Fibras Avanzadas de Empa, han desarrollado un plástico a base de resina epoxídica que es totalmente reciclable, reparable y también ignífugo, todo ello conservando las propiedades termomecánicas favorables de las resinas epoxídicas. Han publicado sus resultados en la revista Chemical Engineering Journal.
Reciclar resinas epoxi es cualquier cosa menos trivial, porque estos plásticos son los llamados termoestables. En este tipo de polímeros, las cadenas poliméricas están estrechamente entrecruzadas. Estos enlaces químicos hacen imposible su fusión. Una vez endurecido, el plástico ya no se puede volver a moldear.
No ocurre lo mismo con los termoplásticos, como el PET o las poliolefinas. Sus cadenas poliméricas están muy juntas, pero no están unidas químicamente entre sí. Cuando se calientan, estos polímeros pueden fundirse y adoptar nuevas formas. Sin embargo, debido a la falta de enlaces cruzados, sus propiedades mecánicas a temperaturas elevadas no suelen ser tan buenas como las de los termoestables.
Un nuevo tipo de polímero
La exclusiva resina epoxi que los investigadores del Empa han desarrollado en colaboración con socios nacionales e internacionales es técnicamente un termoestable, pero a diferencia de otros termoestables, puede remodelarse como un termoplástico. La clave es la adición de una molécula funcional muy especial de la clase de los ésteres de fosfonato a la nueva matriz de resina. "Originalmente sintetizamos esta molécula como retardante de llama", explica Wenyu Wu Klingler, coinventor de esta tecnología y científico de Empa. Sin embargo, el enlace que la molécula forma con las cadenas poliméricas de la resina epoxi es dinámico y puede romperse en determinadas condiciones. Esto afloja la reticulación de las cadenas poliméricas para que puedan fundirse y volver a moldearse.
Estos materiales, también conocidos como vitrímeros, sólo se conocen desde hace unos diez años y se consideran especialmente prometedores. "Hoy en día, los compuestos reforzados con fibras no son reciclables en absoluto, salvo en condiciones muy duras, que dañan las fibras recuperadas", explica Wu Klingler. "Una vez que han llegado al final de su vida útil, se incineran o se depositan en vertederos. Con nuestro plástico, sería posible por primera vez volver a ponerlas en circulación".
"Nuestra visión de futuro", añade Sabyasachi Gaan, jefe del grupo, "es un material compuesto en el que tanto las fibras como la matriz de plástico puedan separarse por completo y reutilizarse". El investigador ve una oportunidad en los plásticos reforzados con fibra de carbono en particular, ya que se utilizan habitualmente en la construcción de aviones, trenes, barcos, coches, bicicletas y más. "La producción de fibras de carbono requiere mucha energía y libera una enorme cantidad deCO2", explica. "Si pudiéramos reciclarlas, su huella ambiental sería mucho mejor, y el precio mucho más bajo". Además, sería posible recuperar elementos valiosos como el fósforo ligado al polímero matriz.
Un material a medida
Los compuestos reforzados con fibra no son la única aplicación del nuevo polímero. Por ejemplo, podría utilizarse para revestir suelos de madera, como una capa transparente y resistente que tiene buenas propiedades ignífugas, y en la que los arañazos y abolladuras pueden "curarse" con un poco de presión y calor.
"No hemos desarrollado un único material para un fin concreto, sino una caja de herramientas", explica Gaan. "La ignifugación, la reciclabilidad y la reparabilidad son obvias. Podemos optimizar el resto de propiedades en función del uso previsto". Por ejemplo, dice, las características de fluidez son especialmente importantes para la producción de plásticos reforzados con fibra, mientras que los revestimientos exteriores de madera también deben ser resistentes a la intemperie.
Para estas y otras aplicaciones del material, los investigadores buscan ahora socios industriales. Las posibilidades de éxito comercial son buenas: además de todas sus propiedades ventajosas, el polímero epoxi modificado es barato y fácil de fabricar.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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