Una grulla de origami clásica hecha de papel y recubierta con Choetsu (izquierda) y sin recubrir (derecha). Cuando se sumerge en agua, la grulla de papel recubierta mantiene su forma mientras que la que no está recubierta se satura rápidamente con agua y comienza a desintegrarse. Crédito:©2022 Hiroi et al.
Existe una cantidad considerable de investigación sobre la reducción de plástico para muchas y diversas aplicaciones. Por primera vez, los investigadores han encontrado una manera de imbuir materiales de papel relativamente sostenibles con algunas de las propiedades útiles del plástico. Esto se puede hacer fácilmente, rentable y eficientemente. Un revestimiento llamado Choetsu no solo impermeabiliza el papel, sino que también mantiene su flexibilidad y se degrada de forma segura.
Es difícil eludir el hecho de que los materiales plásticos son, en general, perjudiciales para el medio ambiente. Probablemente hayas visto imágenes de contaminación plástica que llega a las playas, arruina los ríos y mata a innumerables animales. Sin embargo, el problema a menudo parece completamente fuera de nuestras manos dada la ubicuidad de los materiales plásticos en la vida cotidiana. El profesor Zenji Hiroi del Instituto de Física del Estado Sólido de la Universidad de Tokio y su equipo exploran formas en que la ciencia de los materiales puede ayudar, y su reciente descubrimiento tiene como objetivo reemplazar algunos usos del plástico con algo más sostenible:el papel.
"El principal problema con los materiales plásticos, tal como lo veo, es su incapacidad para degradarse de forma rápida y segura", dijo Hiroi. "Hay materiales que se pueden degradar de manera segura, como el papel, pero obviamente el papel no puede cumplir con la amplia gama de usos que puede tener el plástico. Sin embargo, hemos encontrado una manera de darle al papel algunas de las buenas propiedades del plástico, pero sin ninguna de las Lo llamamos Choetsu, un recubrimiento biodegradable de bajo costo que agrega impermeabilidad y resistencia al papel simple".
Una sección de papel recubierto de Choetsu de una fracción de milímetro de ancho vista con diferentes tipos de rayos X para ver la distribución de los compuestos. Si es silicio, C es carbono y Ti es titanio. Crédito:©2022 Hiroi et al.
Choetsu es una combinación de materiales que, aplicados al papel, generan espontáneamente una película fuerte e impermeable al entrar en contacto con la humedad del aire. El recubrimiento consta de productos químicos seguros y de bajo costo, principalmente metiltrimetoxisilano, algo de alcohol isopropílico y una pequeña cantidad de titanato de tetraisopropilo. Las estructuras de papel, por ejemplo, los recipientes para alimentos, se rocían o se sumergen en esta mezcla líquida y se secan a temperatura ambiente. Una vez seco, se forma una fina capa de sílice que contiene metilo, un tipo de alcohol, sobre la celulosa que compone el papel, lo que proporciona propiedades fuertes e impermeables.
Además, las reacciones que tienen lugar durante el proceso de recubrimiento crean automáticamente una capa de nanopartículas de dióxido de titanio. Estos dan lugar a una propiedad repelente de bacterias y suciedad conocida como actividad fotocatalítica, que protege el artículo recubierto durante un período prolongado de tiempo. Todos los químicos involucrados en el recubrimiento se descomponen con el tiempo en cosas inofensivas como carbón, agua y silicio similar a la arena.
Una representación que muestra la capa de sílice aplicada a una sustancia, no limitada al papel, y las nanopartículas de titanio esparcidas por todas partes. Estos pueden proporcionar un efecto antimicrobiano como se ilustra por la destrucción de las bacterias en el centro. Crédito:©2022 Hiroi et al.
"El desafío técnico está completo y algunas aplicaciones podrían realizarse pronto, como artículos para consumir, envasar o almacenar alimentos", dijo Hiroi. "Ahora esperamos usar este enfoque también en otros tipos de materiales. La composición líquida se puede ajustar para otros materiales, y podemos crear una capa resistente a la suciedad y al moho que podría formarse sobre vidrio, cerámica e incluso otros plásticos para extender su utilidad. Junto con la investigadora Yoko Iwamiya, que ha estado trabajando en este campo durante algún tiempo, y el resto de mi equipo, espero que podamos hacer algo realmente beneficioso para el mundo".
El estudio aparece en Industrial &Engineering Chemistry Research . Recubrimientos de papel bioactivo para reemplazar el plástico en el envasado de alimentos
