Celulosa en lugar de petróleo: se desarrollan espumas sostenibles
Un equipo internacional de investigación ha desarrollado espumas polivalentes biodegradables y reciclables certificadas
Las Espumas tienen numerosas aplicaciones potenciales, por ejemplo, en los sectores de la automoción, el hogar y la ingeniería mecánica, así como en el ocio y el deporte. Hasta ahora, la práctica habitual ha sido producir estos materiales a partir de petróleo crudo, lo que repercute negativamente en su huella ecológica. En el proyecto de la UE BreadCell, un consorcio internacional ha desarrollado espumas a base de celulosa que se producen mediante un proceso similar al de hornear pan. Estas espumas son completamente biodegradables y reciclables. Dos institutos de la Universidad Tecnológica de Graz (TU Graz), el Instituto de Bioproductos y Tecnología del Papel y el Instituto de Seguridad de los Vehículos, desempeñaron un papel crucial en el desarrollo de la tecnología.
Muchos ámbitos de aplicación potenciales
"Es importante realizar esfuerzos de sostenibilidad en tantos ámbitos como sea posible", afirma Stefan Spirk, del Instituto de Bioproductos y Tecnología del Papel de la TU Graz. "La celulosa es de origen vegetal y está disponible en grandes cantidades. El objetivo es sustituir los productos derivados del petróleo por otros fabricados con materiales celulósicos, y las espumas desarrolladas en el proyecto BreadCell tienen una amplia gama de aplicaciones potenciales." Los investigadores identificaron, entre otras, las siguientes áreas de aplicación como muy adecuadas para las espumas ecológicas: el sector de la automoción para la gestión de la energía del impacto de choques, el sector de la construcción como material aislante y la industria del deporte para la fabricación de equipaciones deportivas y suelas de zapatos. El material también ofrece ventajas potenciales en términos de gestión de la humedad y acústica.
Diseño de la fibra y modelos de simulación
Un aspecto clave del proyecto era establecer correlaciones entre la resistencia de la espuma y el diseño de la fibra mediante modelos avanzados de simulación. Para obtener los datos de entrada del material necesarios para estas simulaciones, se caracterizó exhaustivamente el material. Esto incluyó pruebas bajo una amplia variedad de cargas, para lo que se utilizó un banco de pruebas específico de la TU Graz, que caracteriza el comportamiento de los materiales bajo cargas dinámicas y rápidas. A partir de los datos y los modelos desarrollados, se produjeron espumas con diferentes densidades y propiedades mecánicas que se aplicaron en varios demostradores.
Por ejemplo, los investigadores fabricaron y probaron un monopatín, un bodyboard, un casco de bicicleta y plantillas de zapatos. "El desarrollo de la espuma también reveló una propiedad interesante: era un reto mantener la densidad perfectamente homogénea en todo el grosor de la espuma", afirma Florian Feist, del Instituto de Seguridad de Vehículos de la TU Graz. "Pero esta falta de homogeneidad resultó ser ventajosa en una aplicación específica: los cascos de bicicleta. Una capa central más blanda permite una especie de cizallamiento entre las capas exterior e interior del casco. Esto reduce la carga rotacional sobre el cerebro cuando se produce un impacto, de forma similar al principio de los sistemas de seguridad modernos, como el sistema MIPS."
El primer proyecto derivado produce plantillas para zapatos
Además de la Universidad de Chalmers (coordinadora del proyecto) y la TU Graz, otras tres instituciones participaron en BreadCell: la Universidad de Viena trabajó en la construcción de sándwiches para componentes ligeros, mientras que Tecnalia, en España, probó la viabilidad de la aplicación industrial y BioNanoNet (BNN), en Graz, evaluó la biodegradabilidad y el rendimiento del ciclo de vida. El proyecto también ha dado lugar a una empresa derivada, FOAMO, que fabrica plantillas ligeras y amortiguadoras basadas en las espumas desarrolladas.
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