Investigadores del Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea ‘La Mayora’, en colaboración con el Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla, el Instituto Italiano de Tecnología de Génova y el Politécnico de Milán, han obtenido un film biodegradable transparente a partir de celulosa y pequeñas moléculas de flúor, cuya aplicabilidad abarca sectores tan dispares como el textil, el alimenticio, el del automóvil y la biomedicina, entre otros.

Bioplástico derivado de celulosa y las moléculas fluoradas. Foto: Isabel Díaz. ISHM- La Mayora.

Según los expertos, este nuevo material reúne las condiciones adecuadas para utilizarse como alternativa a otros compuestos fluorados similares al teflón, polímero conocido por recubrir sartenes y paletas de cocina evitando así que se adhiera la comida.

En concreto, el uso del bioplásticos de celulosa y flúor abarca desde la industria del automóvil como compuesto para cubrir cables o recipiente de baterías al ser elástico, resistente a los cambios de temperatura y antiadherente, a la textil donde se confeccionan prendas impermeables y también transpirables como la ropa deportiva, al sector alimenticio donde sirve como envolvente de determinados productos y también para conservar comida. En el campo de la biomedicina serviría como recubrimiento de medicamentos o cápsulas para transportar sustancias inertes a través del organismo.

Este biomaterial se compone de celulosa pura procedente de las plantas a la que se le añade una molécula de flúor sintetizada previamente en el laboratorio. “Elegimos la celulosa como materia prima porque es el polímero más común del planeta, desde un punto de vista económico es rentable y además se biodegrada completamente. Reúne todas las características de un material ideal en el contexto de la economía circular, es decir, se le otorga un valor que antes no tenía, se reutiliza y se desintegra en el medio”, explica a la Fundación Descubre el investigador José Alejandro Heredia, perteneciente a La Mayora y co-autor del estudio titulado ‘Waterproof-breathable films from multi-branched fluorinated cellulose esters’ y publicado en la revista Carbohydrate Polymers.

El investigador José Alejandro Heredia-Guerrero, coautor del estudio, observa una de las muestras fabricadas. Foto: Isabel Díaz. ISHM- La Mayora.

Resistente, maleable e biodegradable

Tras realizar ensayos en el laboratorio, los científicos han corroborado que la principal ventaja de este nuevo bioplástico es afianzar las propiedades intrínsecas de la celulosa al mismo tiempo que incorporar otras adicionales. “Presenta una mayor resistencia y capacidad de transpirar. A su vez, invierte otras cualidades propias de la celulosa vegetal como es la permeabilidad, provocando que repela el agua. Sin embargo, sí deja pasar el vapor de agua”, detalla Heredia.

Otras dos características fundamentales de este material es su transparencia y su capacidad para absorber rayos ultravioletas. “Podemos controlar el grado de transparencia y por tanto fabricar bioplásticos fluorados completamente transparentes o traslúcidos. En el sector de la alimentación sirve como recubrimiento en el empaquetado de determinados alimentos y también evita la descomposición de la comida”, matiza este científico.

Por otro lado, este bioplástico presenta una mayor elasticidad y resistencia a cambios de temperatura, a la vez que es ignífugo e hidrófobo. “Mientras que la celulosa vegetal es papel y absorbe el agua, al incorporarle la molécula de flúor torna esta propiedad y su comportamiento es totalmente al contrario, es decir, repele los líquidos al mismo tiempo que transpira, dejando pasar el vapor de agua. Esto es de gran utilidad en la fabricación de tejidos”.

En el mismo caso se encuentra la rigidez que presenta este nuevo material. “La celulosa, originariamente, es rígida. Al añadirle la molécula de flúor se hace más dúctil, más manejable, sobre todo en su uso para la industria textil y el envasado de alimentos”, concreta el científico de ‘La Mayora’.

La investigadora Susana Guzmán-Puyol sostiene un film de bioplástico. Foto: Isabel Díaz. ISHM-La Mayora.

Por último, los expertos han demostrado que cumple con los parámetros de material biodegradable, ya que es un producto básicamente vegetal que se descompone en el medio ambiente sin causar daños al entorno ni a la salud humana.

Flúor repartido en pequeñas ‘ramas’ de carbono

Para obtener este compuesto, los investigadores han sintetizado una molécula de flúor compuesta por una cantidad de carbono inferior a los empleados habitualmente en compuestos similares en la industria. ”Al diseñarla con menos átomos de este elemento, su degradación es más efectiva. Lo llamamos hidrolización, ya que se va rompiendo en moléculas más pequeñas hasta que desaparecen por completo sin provocar daños ambientales o en seres vivos”, apunta Heredia.

El siguiente paso de la investigación, que ha recibido financiación del Ministerio de Ciencia e Innovación y Fondos europeos, será realizar pruebas a escala industrial para verificar la viabilidad del nuevo bioplástico.

Referencias

Tedeschi G, Guzman-Puyol S, Ceseracciu L, Benitez JJ, Goldoni L, Koschella A, Heinze T, Cavallo G, Dichiarante V, Terraneo G, Athanassiou A, Metrangolo P, Heredia-Guerrero JA, Waterproof-breathable films from multi-branched fluorinated cellulose esters, Carbohydrate Polymers (2021).

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