Las espumas utilizadas en colchones y asientos de coche son difíciles de reciclar

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Srikanth Pilla, Universidad de Clemson y James Sternberg, Universidad de Clemson

El Research Brief es una breve reseña de un trabajo académico interesante.

Un nuevo sustituto de origen vegetal de la espuma de poliuretano elimina el riesgo para la salud del material, que se encuentra comúnmente en aislamientos, asientos de automóviles y otros tipos de cojines, y es más sustentable desde el punto de vista ambiental, según muestra nuestra nueva investigación.

Las espumas de poliuretano están a su alrededor, en cualquier lugar donde se necesite un material liviano como amortiguación o soporte estructural. Pero normalmente se elaboran con sustancias químicas que se sospecha que son cancerígenas.

Los poliuretanos generalmente se producen en una reacción muy rápida entre dos químicos fabricados por la industria petroquímica: polioles e isocianatos. Si bien se ha trabajado mucho para encontrar sustitutos para el componente poliol de las espumas de poliuretano, el componente isocianato se ha mantenido en gran medida, a pesar de sus consecuencias para la salud humana. Las espumas de base biológica pueden evitar ese componente.

Creamos una espuma biológica duradera utilizando lignina, un subproducto de la industria de la pulpa de papel, y un agente de curado a base de aceite vegetal que aporta flexibilidad y dureza al material final.

En el centro de la innovación está la capacidad de crear un sistema que "gelifica", tanto en el sentido de que los materiales son compatibles entre sí como de que crean físicamente un gel rápidamente, de modo que la adición de un agente espumante puede crear el peso ligero. Estructura asociada a espumas de poliuretano.

La lignina es un material difícil de convertir en una sustancia química utilizable, dada su estructura complicada y heterogénea. Usamos esta estructura para crear una red de enlaces que permitieron lo que creemos es la primera espuma sin isocianato a base de lignina del mundo.

La espuma también se puede reciclar porque tiene enlaces que pueden descomprimir la red química una vez formada. Los componentes principales utilizados para producir la espuma se pueden extraer y utilizar nuevamente.

Las espumas de poliuretano son el sexto plástico más producido en el mundo y, sin embargo, se encuentran entre los materiales menos reciclados. También están diseñados para ser duraderos, lo que significa que permanecerán en el medio ambiente durante varias generaciones.

Contribuyen al problema de los desechos plásticos en los océanos, la tierra y el aire del mundo, y a los problemas de salud humana. Hoy en día, los plásticos se pueden encontrar en prácticamente todas las criaturas del ecosistema terrestre. Y como la mayoría de los plásticos se fabrican a partir de productos derivados del petróleo, están relacionados con la extracción de combustibles fósiles, lo que contribuye al cambio climático.

El origen totalmente biológico de nuestras espumas aborda la cuestión de la neutralidad de carbono, y la capacidad de reciclaje químico garantiza que los residuos de plástico tengan un valor asociado, por lo que es menos probable que se desechen. Garantizar que los residuos tengan valor es un sello distintivo del enfoque circular de la fabricación: asignar un valor monetario a las cosas tiende a disminuir la cantidad que se desecha.

Esperamos que la naturaleza de estas espumas inspire a otros a diseñar plásticos teniendo en cuenta el ciclo de vida completo. Así como los plásticos deben diseñarse de acuerdo con las propiedades de su aplicación inicial, también deben diseñarse para evitar el destino final del 90% de los residuos plásticos: los vertederos y el medio ambiente.

Nuestras versiones iniciales de espumas de base biológica producen un material rígido adecuado para su uso en tableros con núcleo de espuma utilizados en la construcción o para aislamiento en refrigeradores. También hemos creado una versión ligera y flexible que se puede utilizar para aplicaciones de acolchado y embalaje. Las pruebas iniciales de estos materiales mostraron una buena durabilidad en condiciones húmedas, lo que aumentó sus posibilidades de ser adoptados comercialmente.

Las espumas de poliuretano se utilizan ampliamente debido a su versatilidad. La formulación que descubrimos inicialmente se está traduciendo para crear una biblioteca de precursores que se pueden mezclar para producir las propiedades deseadas, como resistencia y lavabilidad, en cada aplicación.

Srikanth Pilla, profesor de ingeniería, Universidad de Clemson y James Sternberg, profesor asistente de investigación de ingeniería automotriz, Universidad de Clemson

Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.