Una vez desechados, los artículos desechables como pañales y toallas sanitarias pueden tardar cientos de años en descomponerse, porque sus partes absorbentes y capas impermeables contienen plásticos y otros polímeros sintéticos. Pero ahora, los investigadores están reemplazando estos materiales con componentes porosos hechos de biomasa proteica que a menudo es descartada por las industrias alimentaria y agrícola. Estos componentes son sostenibles y biodegradables, y podrían permitir que en el futuro los pañales y toallas sanitarias se tiren al inodoro o se utilicen como fertilizante.
Los investigadores presentarán sus resultados hoy en la reunión de primavera de la Sociedad Química Estadounidense (ACS).
Antonio Capezza, que presentará la investigación en la reunión, afirma que en Europa las regulaciones desalientan el uso de ciertos plásticos derivados del petróleo en productos desechables. Sin embargo, no existen directrices o regulaciones claras para prohibir estos plásticos en pañales, toallas sanitarias y otros artículos sanitarios desechables, señala, porque no hay un buen reemplazo disponible.
"Pero esperamos cambiar eso con nuestros materiales basados en proteínas", afirma.
Por supuesto, los pañales lavables evitan por completo el problema del plástico, pero afirma que pocos cuidadores quieren usarlos. Su objetivo es ofrecer un tipo diferente de solución sostenible y no contaminante a las personas que quieran seguir utilizando productos sanitarios desechables.
"La tasa de aceptación será mucho mayor que si acudes a un cliente y le dices:'Está bien, ahora tienes que lavar tus pañales'", explica Capezza, investigador de la división de materiales poliméricos del KTH Royal Institute of Technology de Suecia.
Irónicamente, el proyecto tuvo su origen en una demostración diseñada para enseñar a los estudiantes qué puede salir mal en el laboratorio. Capezza les estaba mostrando cómo fabricar filamentos bioplásticos utilizando proteínas. Para imitar el impacto de la humedad no deseada, añadió algodón mojado, lo que provocó que la mezcla formara espuma. Se dio cuenta de que una vez que el producto se secaba, el material se había vuelto súper poroso, lo que significaba que podía absorber líquido como una esponja.
"Fue una especie de accidente, pero bueno, porque nos llevó a una línea de investigación completamente nueva", afirma. Capezza colabora con investigadores de KTH, la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas y otras instituciones, incluida la Universidad Simón Bolívar en Venezuela, la Universidad de Tokio en Japón y la Universidad de Sevilla en España.
Ya existen en el mercado algunas alternativas a los productos sanitarios de plástico a base de algodón, pero dependen del algodón virgen y pueden necesitar blanqueamiento u otro tratamiento químico para su producción. En busca de una fuente de material más sostenible, el equipo de Capezza identificó proteínas y otras moléculas naturales sobrantes de la producción agrícola y alimentaria que, de otro modo, podrían acabar en vertederos o incinerarse; por ejemplo, zeína de maíz, gluten de trigo y extractos antioxidantes naturales.
Los investigadores mezclaron las proteínas en diferentes proporciones y agregaron agua y bicarbonatos, como bicarbonato de sodio, como agentes espumantes; el edulcorante glicerol como plastificante; y extractos naturales como conservantes.
Luego, el equipo utilizó equipos y técnicas de procesamiento de la industria del plástico, incluida la extrusión, para fabricar varios componentes que se encuentran comúnmente en toallas sanitarias y pañales. Similar a una máquina para hacer pasta, la extrusora permitió al equipo producir filamentos y láminas planas y, al mismo tiempo, hacer espuma en los materiales. Con estas técnicas, los investigadores produjeron una capa plana "no tejida" que permanecía seca al tacto y permitía que el líquido pasara rápidamente; un material poroso esponjoso con propiedades superabsorbentes que capturaba líquido; y películas impermeables para proteger las prendas exteriores.
Como prueba de concepto, los investigadores ensamblaron estos componentes para crear prototipos absorbentes a base de proteínas que parecían productos sanitarios desechables. Una vez expuestos al agua o al suelo, los materiales se biodegradaron completamente en unas pocas semanas. Debido al origen proteico de los materiales, esta degradación liberó carbono, nitrógeno, fósforo, aminoácidos y otros compuestos que la naturaleza puede reutilizar como nutrientes.
Con un mayor desarrollo, afirma Capezza, esto podría conducir a productos sanitarios de un solo uso que puedan desecharse. Alternativamente, después de su uso, estos productos (o cualquier residuo producido en la etapa de fabricación) podrían convertirse en abono para fertilizar cultivos, como el maíz y el trigo, lo que a su vez proporcionaría los materiales de partida para fabricar nuevos productos sanitarios.
"Se trata, pues, de un diseño totalmente circular", añade Capezza. Los investigadores ya han demostrado que las plantas desarrollan hojas y raíces más largas cuando se exponen a este abono. "Y nuestras pruebas han demostrado que, debido a que está basado en proteínas, no hay riesgo alguno de que estos productos contaminen el suelo con microplásticos u otros químicos no deseados cuando se descomponen", señala Capezza.
Los productos sanitarios a base de proteínas serían entre un 10% y un 20% más caros que los pañales y toallas sanitarias de plástico tradicionales, estima Capezza. El rendimiento de las toallas sanitarias proteicas es similar al de las toallas sanitarias convencionales. Por otro lado, los pañales proteicos no son tan absorbentes como los de plástico. Eso significa que los pañales con proteínas tendrían que ser más espesos o su formulación debería modificarse para mejorar la absorción.
Para aumentar la absorción de líquido y la resistencia mecánica, los investigadores ahora están explorando la adición de lignocelulosa, una mezcla de lignina y celulosa que se encuentra en las plantas. Este material es un subproducto de bajo valor de los sectores agrícola y forestal. Los resultados hasta la fecha muestran que su adición acerca el rendimiento al de los pañales convencionales.
El equipo ahora se está preparando para estudios piloto para probar la viabilidad de aumentar la producción. Será necesario realizar evaluaciones adicionales, incluidas pruebas de irritación de la piel humana, antes de que cualquiera de estos productos pueda salir al mercado, afirma Capezza.
Proporcionado por la Sociedad Química Estadounidense
