Dos piezas metálicas unidas con el nuevo, adhesivo producido de forma sostenible. Detrás de ellos:tres recipientes que contienen los ingredientes del adhesivo:el endurecedor líquido (amarillo), el endurecedor en pasta (blanco) y el disolvente orgánico de lignina (negro). Crédito:Fraunhofer-Gesellschaft
Existe una demanda creciente de productos ecológicos, pero para que sean realmente sostenibles, Los fabricantes también deben usar adhesivos y pinturas que estén hechos de materias primas de base biológica. Los materiales avanzados desarrollados en los laboratorios de Fraunhofer señalan el camino a seguir.
La demanda de productos orgánicos está en auge. Las granjas industriales y los campos empapados de cócteles químicos tienen poco atractivo para los muchos consumidores que prefieren ver animales en libertad en pastos verdes. comer frutas y verduras sin tratar y usar ropa hecha de cultivos orgánicos, algodón libre de pesticidas. No es suficiente, sin embargo, simplemente para reemplazar el plástico con materiales naturales como madera o corcho. Para que los productos sean realmente sostenibles, Los fabricantes también deben utilizar adhesivos y pinturas que estén hechos de materias primas de origen biológico.
La mayoría de los adhesivos tradicionales están hechos de resinas epoxi termoendurecibles a base de petróleo. Se trata de resinas sintéticas que mantienen su forma una vez calentadas. Los monómeros son los componentes básicos de las resinas epoxi. Un agente de curado o endurecedor hace que las moléculas individuales se unan, creando un plástico sólido que no se derrita. Los aditivos sirven para ajustar las propiedades a la aplicación dada. Por ejemplo, se pueden agregar pigmentos para colorear la resina, y otros aditivos se utilizan para ignifugar o para hacer que el plástico sea más fácil de procesar.
Lignina en polvo y linaza. Detrás de ellos:tres recipientes que contienen los ingredientes del adhesivo:el endurecedor líquido (amarillo), el endurecedor en pasta (blanco) y el disolvente orgánico de lignina (negro). Crédito:Fraunhofer-Gesellschaft
Epóxidos de aceite vegetal con aditivos naturales
Sin embargo, también es posible producir resinas epoxi a partir de materiales ecológicos. Un nuevo enfoque se muestra prometedor:los epóxidos de aceite vegetal, una versión orgánica de las resinas epoxi convencionales. Se obtienen de aceites vegetales que contienen una alta proporción de ácidos grasos insaturados. Estos ácidos grasos están epoxidados; es decir, enlazado con un compuesto trivalente que consta de dos átomos de carbono y un átomo de oxígeno. La combinación de estos epóxidos de aceite vegetal con endurecedores produce plásticos notablemente resistentes. Y con eso, adhesivos sostenibles, los recubrimientos e incluso las resinas de espuma buscan ser opciones viables. Pero la composición química de las materias primas extraídas de las semillas de las plantas oleaginosas puede variar mucho. Y esa variación es un problema para los fabricantes.
Evaluación de la curva de medición y determinación de la resistencia al corte por tracción. Crédito:Fraunhofer-Gesellschaft
Adhesivos ecológicos con propiedades ideales
Los investigadores del Instituto Fraunhofer de Microestructura de Materiales y Sistemas IMWS se propusieron abordar este problema investigando las propiedades de las resinas biogénicas recientemente desarrolladas. Este es un análisis penetrante:"Estamos investigando estas resinas desde el nivel micro al macro, "dice Andreas Krombholz, líder de grupo en IMWS. El primer paso es determinar cómo las variaciones en la composición de la materia prima afectan las resinas. Una vez que el equipo de IMWS haya resuelto ese acertijo, pueden comenzar a mejorar y adaptar las resinas a los métodos de procesamiento dados.
Los científicos de Fraunhofer también están utilizando epóxidos de aceite vegetal para desarrollar nuevos adhesivos. Todas las formulaciones de estos adhesivos de los laboratorios Fraunhofer no contienen disolventes. Los investigadores están profundizando para saber qué rellenos y aditivos se pueden utilizar para ofrecer propiedades específicas. Alta conductividad eléctrica, por ejemplo, Viene muy bien. Si una capa adhesiva es conductora, se puede calentar de adentro hacia afuera aplicando un voltaje eléctrico, curando así rápida y selectivamente. O un aditivo como el aceite de tomillo modificado podría dotar al adhesivo de propiedades antibacterianas.
Conversión de epoxidación a tratamiento enzimático
El uso de epóxidos de aceite vegetal aumenta el contenido orgánico de estos adhesivos al 86 por ciento, porque los materiales contienen un alto porcentaje de aceite vegetal y el endurecedor se basa en sustancias orgánicas en lugar de derivados del petróleo. En comparación:para calificar como un material sostenible, al menos el 35 por ciento de sus ingredientes debe provenir de fuentes renovables. "Junto con el Instituto Fraunhofer de Ingeniería Interfacial y Biotecnología IGB, pasamos de la epoxidación a un nuevo proceso basado en enzimas. Esto significa que podemos procesar aceites vegetales sin utilizar productos petroquímicos. El tratamiento con enzimas se realiza a 40 grados Celsius en lugar de 100 grados Celsius como en el pasado, por lo que también estamos conservando energía, "añade Krombholz. Los beneficios no terminan ahí. Los usuarios industriales en Europa habían obtenido el aceite de linaza para los epóxidos de aceite vegetal de Canadá, lo cual no es precisamente ecológico considerando la distancia que tiene que recorrer. Los científicos de Fraunhofer adaptaron el proceso para utilizar un aceite esencial derivado de la planta de cabeza de dragón de Moldavia, cultivado orgánicamente en Alemania, en lugar de aceite de linaza importado. Esto reduce aún más la huella de carbono. Además de eso, los investigadores encontraron un sustituto ambientalmente racional del endurecedor que anteriormente era altamente tóxico.
