Un novedoso proceso químico permitirá reciclar los materiales de los barcos

Desarrollado en Noruega, separa el poliéster y la fibra de vidrio empleados en las embarcaciones, con el fin de reutilizarlos

Un grupo de empresas y organizaciones noruegas ha desarrollado un innovador proceso químico que permite separar y reutilizar los materiales empleados en barcos ya inactivos. La solución tendrá un gran impacto, dado que, sólo en Noruega, anualmente se abandonan alrededor de 5.000 embarcaciones de recreo. Con el nuevo sistema, será posible reciclar el poliéster y la fibra de vidrio que se utilizan en su fabricación. Por Pablo Javier Piacente. 

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Gracias a un proceso químico desarrollado en Noruega por un grupo de firmas del sector y asociaciones locales, será una realidad el reciclaje de los materiales que componen los barcos dispuestos para su eliminación. El sistema permitirá reutilizar el poliéster y la fibra de vidrio empleados en estas embarcaciones, además de solucionar el inconveniente de la disposición final de estas naves, que suman alrededor de 5.000 por año en el país nórdico.

Los números son impactantes: existe un millón de embarcaciones de recreo en Noruega, y otras 35.000 se compran y añaden a la flota cada año. Esto genera un inconveniente, ya que no existen lugares de colocación final de estos barcos, una vez que su vida útil acaba. Hasta el momento, tampoco existía un método para reciclar los materiales que los componen.

Los cruceros de cabina, yates y embarcaciones pequeñas están constituidos por materiales compuestos para el casco y la superestructura. Estos compuestos se desarrollan con poliéster y fibra de vidrio, una combinación que los hace ligeros y fuertes al mismo tiempo. Mientras las bolsas de plástico pueden ser fundidas y procesadas, los materiales compuestos tienen enlaces moleculares que dificultan su degradación.

Como solución a este problema, un grupo de empresas y organizaciones, formado por Veolia, SINTEF,Reichhold, Nordboat y la Norwegian Composite Association, ha llevado a cabo un trabajo de investigación durante los últimos tres años, con el apoyo del Research Council of Norway.

Los resultados han sido publicados en los medios especializados Science Daily y Alpha Galileo, entre otros.

Resultados alentadores

La industria local estaba interesada en la recogida, desmontaje y transporte de las embarcaciones en desuso, pero los ingenieros y científicos fueron más allá y buscaron una forma para aprovechar los materiales empleados en las naves, a través de un proceso de reciclado químico que ha arrojado interesantes resultados.

Durante el transcurso del proyecto, SINTEF desarrolló diferentes métodos, y desarrolló un proceso químico que permite separar el poliéster y la fibra de vidrio, para que ambos productos puedan ser reutilizados. El proceso es muy efectivo, ya que permite reciclar alrededor de un 80% de los materiales que componen las embarcaciones.

Asimismo, el proceso es fácil de implementar en un contexto industrial. En dos horas, más del 80% de la materia se ha disuelto. La temperatura necesaria para que se produzca esta disolución no necesita ser superior a los 220ºC. Teniendo en consideración los antecedentes en este mismo campo, este proceso puede considerarse como altamente innovador y efectivo.

Otros integrantes de esta asociación, como la firma Reichhold, creen que la recolección de los barcos en desuso y su separación en diferentes fracciones puede llegar a ser una industria de alto impacto económico e importantes beneficios ambientales, siempre y cuando se logre garantizar la máxima efectividad en el proceso de separación de los materiales.

Inconvenientes a resolver

La realidad es que el problema no es tan sencillo. Aunque con este nuevo proceso químico es posible separar el poliéster y la fibra de vidrio, las nuevas embarcaciones contienen otros materiales que también deben ser separados, muchos de los cuales se combinan además con los materiales de base.

Sin embargo, según las autoridades de la firma Veolia, los resultados obtenidos brindan esperanza para el inicio de una nueva etapa en el reciclaje de estas embarcaciones. Asimismo, los importadores y productores de barcos son conscientes de sus responsabilidades y apoyan las soluciones relacionadas con el manejo y reutilización de los barcos en desuso.

Por otra parte, el proceso diseñado también debe atender cuestiones de logística y costos. Las embarcaciones de recreo requieren algo más que un mecanismo de eliminación no contaminante, ya que por ejemplo el transporte de los barcos supone altos costos, que deben ser cubiertos por el nuevo sistema de reciclaje.

En consecuencia, los responsables del proyecto creen que las autoridades locales deberían colaborar, aceptando pequeñas embarcaciones que pueden ser transportadas en un vehículo o a través de un remolque. Estas embarcaciones se destinarían a una instalación de tratamiento de residuos, mientras que los barcos de mayor tamaño serían reciclados mediante el nuevo sistema.

Daury Fdz


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Crean un material inteligente que recopila información medioambiental

Simula a los cilios, estructuras presentes en células y organismos unicelulares

Un nuevo material artificial inteligente, capaz de captar y analizar información del ambiente y efectuar respuestas a estímulos externos, fue desarrollado por un grupo de ingenieros e investigadores de la University of Southern Mississippi y de la National Science Foundation. Este material artificial, de amplia aplicación en sensores y dispositivos de análisis ambiental, imita el comportamiento de los cilios, estructuras de carácter natural presentes en células y organismos unicelulares, que obtienen datos de tipo sensorial y efectúan respuestas mecánicas de adaptación al medio. Por Pablo Javier Piacente.

Un grupo de ingenieros y científicos norteamericanos de la University of Southern Mississippi y de laNational Science Foundation ha desarrollado un nuevo material artificial que imita el funcionamiento de los cilios, diminutas estructuras naturales que pueden hallarse en células y organismos unicelulares. Los mismos recopilan información sensorial y producen respuestas mecánicas, algo que busca reproducirse en el nuevo material artificial, que tendría amplia aplicación industrial en sensores destinados al control de diferentes indicadores ambientales.

La investigación fue desarrollada por especialistas del Materials Research Science and Engineering Center de la University of Southern Mississippi, junto a expertos de la Division of Materials Research de la National Science Foundation. El trabajo fue publicado en el medio especializado Advanced Functional Materials, y también fue difundido mediante una nota de prensa de la National Science Foundation.

Los ingenieros y científicos buscan imitar con este nuevo material artificial a la naturaleza, concretamente al funcionamiento de los cilios, estructuras pequeñas que se hallan en una variedad de células y organismos unicelulares, incluyendo por ejemplo a la piel humana. Su principal función es recopilar la información sensorial y generar respuestas mecánicas.

De esta manera, los organismos que los poseen pueden moverse espontáneamente ante distintos estímulos. Por primera vez, los investigadores han creado cilios artificiales, que responden a los cambios en la temperatura, la radiación electromagnética, la acidez y otras características.

Materiales versátiles

Por otro lado, a medida que el entorno cambia y regresa a su estado original, los cilios artificiales también varían y se adaptan a las nuevas condiciones. Aunque el nuevo material artificial no es exactamente igual a los cilios naturales, el mismo responde a estímulos térmicos, químicos y electromagnéticos.

En consecuencia, el hallazgo permite a los investigadores controlar el material y abrir un conjunto de posibilidades ilimitadas para su uso futuro. Los cilios son estructuras onduladas, similares a pelos, que se extienden en la superficie externa de varios organismos, como por ejemplo en la piel humana.

El hombre, distintos animales y organismos unicelulares utilizan a los cilios para detectar diferentes datos del medio ambiente, recopilando información que les permite adaptarse al mismo. Ahora, una nueva película de copolímero delgado desarrollada en el marco de la investigación mencionada permite obtener las mismas funciones y aplicaciones de forma artificial.

La investigación se centra en el desarrollo de materiales que puedan obtener respuestas de varios niveles, en condiciones diferentes y en varias escalas de tiempo. Según los ingenieros a cargo del proyecto, este tipo de materiales inteligentes que imitan procesos naturales marcará el futuro de la ciencia y la ingeniería e impulsará las tecnologías del futuro.

Nuevos sensores de detección medioambiental

Para desarrollar el nuevo material artificial se ha aplicado un proceso utilizado por años para producir pinturas de látex, conformando delgadas películas basadas en copolímeros. La composición química de los mismos hace posible que se incorporen sensores moleculares a los filamentos.

Los sensores responden a la temperatura, la acidez y la radiación ultravioleta. Por otra parte, los filamentos que presenta el material son capaces de realizar movimientos de locomoción, agitarse, contraerse y expandirse en respuesta a diferentes estímulos. En consecuencia, los cilios artificiales pueden tener un amplio campo de aplicaciones.

Además, son capaces de absorber y emitir luz, cambiando de color como reacción a los rayos ultravioleta. Todas estas características permitirían que la incorporación del nuevo material en distintos dispositivos facilite la detección de la presencia de toxinas o la falta de oxígeno en un medio ambiente determinado.

Las oportunidades hacia el futuro para el uso de sensores que aplicarían este nuevo material serían realmente ilimitadadas. Por ejemplo, podrían aplicarse en la detección de los niveles de diferentes sustancias o drogas en el organismo humano, o para pruebas y análisis del aire o el agua.

Daury fdz.

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Las conchas de las caracolas inspiran nuevos materiales

Las innovaciones se aplicarían en el campo de la construcción y el diseño aeroespacial

Una investigación desarrollada por ingenieros de la Universidad de Cambridge emplea a las conchas de las caracolas de mar como inspiración para crear nuevos materiales compuestos, capaces de tener una importante aplicación en el área de la construcción y la ingeniería aeroespacial, entre otros campos. El pequeño tamaño de los cristales de carbonato de calcio que conforman las conchas sería el secreto de su gran fortaleza, y esa característica es una de las cuestiones que se buscará imitar en los nuevos materiales. Por Pablo Javier Piacente.

Ejemplar de caracola reina (Strombus gigas) adulta. Imagen: Brian0918. Wikipedia

Especialistas de la Universidad de Cambridge han encontrado determinadas características en las conchas de las caracolas de mar que podrían utilizarse para desarrollar una nueva generación de materiales compuestos, de importante impacto en sectores como la construcción o el diseño de aeronaves, por ejemplo. Diminutos cristales de carbonato de calcio que integran las conchas facilitarían su elevado grado de resistencia, abriendo al mismo tiempo nuevas oportunidades a los ingenieros para el desarrollo de materiales más eficientes.

Las conchas de las caracolas de mar están compuestas por alrededor de un 95% de carbonato de calcio, mientras que el restante 5% es materia orgánica. De acuerdo a los investigadores de Cambridge, las conchas pueden servir como un ejemplo de fuerza y resistencia en la búsqueda de nuevos materiales para la arquitectura, la ingeniería, la construcción y el diseño aeroespacial.

El equipo de ingenieros, conducido por David Williamson y Bill Proud, ha estudiado cómo estos organismos construyen conchas tan duras para protegerse, compuestas de sustancias aparentemente débiles. Han descubierto que la clave de la fortaleza de la concha del caracol de mar reside en el pequeño tamaño de los cristales de carbonato de calcio que la conforman.

La investigación del equipo de especialistas de Cambridge fue publicada por el International Journal of Materials Engineering Innovation, y puede apreciarse en un paper difundido por la Universidad de Cambridge, como así también en artículos de los medios especializados Alpha Galileo y Science Daily.

El secreto del éxito

Los cristales de carbonato de calcio están por debajo del umbral de tamaño aplicado en la teoría de la fractura de Griffith, un postulado que analiza la forma en la cual los materiales frágiles tienden a fallar. Esta condición permite que las conchas, tan duras como el acero suave, sean lo suficientemente fuertes como para proteger a los caracoles de los distintos depredadores.

En 1920, Alan Arnold Griffith explicó por primera vez que los materiales no son tan fuertes en la realidad como los cálculos teóricos sugieren, ya que la presencia de grietas diminutas aumenta la tensión aplicada, provocando la posibilidad de una avería prematura. Griffith también destacó que la fuerza efectiva de los materiales técnicos podría aumentar varias decenas de veces si estos defectos pudieran ser eliminados. 

En ese momento no se conocían los biomateriales y la forma en que sus propiedades podrían algún día ser utilizadas para crear materiales biomiméticos de fuerza mucho mayor que los disponibles en la industria. Es así que el trabajo de Griffith se ha utilizado para mejorar la comprensión de las conchas de caracoles de mar y otros biomateriales.

Esto ha permitido a los ingenieros y científicos producir nuevos materiales biomiméticos compuestos, en una tendencia que marca un crecimiento exponencial en la última década. Según el trabajo de los expertos de Cambridge, cada cristal de carbonato de calcio que compone las conchas de las caracolas de mar posee solamente entre 60 y 130 nanómetros de espesor y alrededor de 100 a 380 nanómetros de diámetro.

Caminos a seguir

Para desarrollar nuevos materiales biomiméticos, los investigadores podrían adoptar el tamaño de los pequeños cristales para aplicarlo en sus compuestos, como así también la estructura en capas cruzadas de la concha de los caracoles de mar. Este sería el paso inicial para la creación de los nuevos materiales.

Sin embargo, para ser verdaderamente biomiméticos, los nuevos materiales también tendrían que incorporar otra característica fundamental de la materia viva: la capacidad de autocuración. Cuando la caracola de mar es atacada por un depredador y la concha lo protege de la agresión, igualmente se producen lesiones y daños, pero los tejidos vivos pueden llevar a cabo las reparaciones en forma autónoma.

Los científicos han descubierto que ciertos polímeros pueden ser sometidos a tratamiento térmico con el propósito de lograr esta capacidad. En consecuencia, la investigación ampliada podría permitir el desarrollo de nuevos compuestos cristalinos que imiten a las conchas de las caracolas de mar en su capacidad autoregenerativa.

De todas formas, el equipo de investigadores de la Universidad de Cambridge concluye que es importante considerar a estos biomateriales como fuentes de inspiración, pero no como prototipos a ser replicados al detalle, como si se tratara de copias exactas. Sin dudas, el avance puede tener una importante aplicación en todas aquellas áreas en las cuales se requieren materiales de mayor fortaleza, durabilidad y eficacia.

Daury Fdz.
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Plásticos más difundidos

- Resinas epoxidicas: Estas resinas producen adhesivos fuertes que, potencialmente,se pueden utilizar para unir dos superficies de naturaleza diversa. También es considerable su resistencia al calor y sus buenas propiedades aislantes. Son además utilizadas en la elaboración de barnices, esmaltes y suatancias elásticas, al tiempo que son cada vez más utilizadas en el campo de la construcción.

- Melamina, urea y resina fenólica: El principal uso que se hace de estos materiales es como resinas adhesivas para láminas, maderas contrachapadas, materiales aislantes y plásticos reforzados. Son también utilizados en la fabricación de servicios de mesa en plástico de alta calidad y en otros muchos objetos caseros.

ipalmente para la obtención de fibras sintéticas, utilizadas en la confección de muchos tipos de tejidos.También se emplean para la construcción de los cascos de muchas embarcaciones así como en la fabricación de cañas de pescar, de carrocerías para automóviles y de numerosos aparatos domésticos e industriales.

- Siliconas: Estas son a menudo empleadas para dar un acabado resistente y brillante a los muebles, a los suelos y a diversos objetos domésticos. Los impermeables son tratados con siliconas para hacerlos hidrófugos.También se emplean en construcción para estanqueizar juntas.

- Uretanos: Flexibles, sólidos y resistentes a los agentes químicos, los uretanos son utilizados en la fabricación de juguetes, botellas de plástico, recipientes de cocina y para revestimientos protectores.

- Acrílicos: Los acrílicos, resistentes a los agentes químicos y atmosféricos, tienen su más importante aplicación en la industria textil. Se emplean en la elaboración de fibras y barnices ,en la fabricación de lámparas, lentes ópticas, etcétera.

- Nailon: El nailon, la primera fibra sintética producida, sigue siendo el material plástico más importante en la industria textil. Se utiliza también como material para engranajes, soportes, dispositivos y aplicaciones eléctricas.

- Cloruro de Polivinilo (PVC): Este plástico sintético tiene multitud de aplicaciones y podemos encontrarlo en las cortinas de la ducha, en los materiales de una mesa, en las imitaciones del cuero, en los discos fonográficos, en los aislantes eléctricos y en los suelos.

- Polietileno: Las bolsas de plástico, tan utilizadas en el mundo actual, se obtienen de este material. Las botellas de plástico son otra aplicación muy difundida de este plástico ligero que proporciona al tacto una sensación muy similar a al cera.

                                                                                               Daury Ant.

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Grafeno y siliceno, los nuevos materiales de la tecnología

Un móvil que se dobla y se convierte en reloj o una tableta tan elástica como la goma. Así serán los aparatos del futuro gracias a los nuevos materiales que se cuecen en laboratorios. Según los investigadores, el grafeno, el siliceno (derivados del grafito y el silicio), los polímeros conductores o determinados óxidos de metales revolucionarán la electrónica de consumo, al permitir construir baterías flexibles, procesadores más rápidos y pantallas transparentes más finas que el papel. El belga Jan Genoe apuesta por ello. "En unos años podremos incluir microprocesadores de plástico y pantallas hasta en paquetes de galletas. Cogerás una, apretarás un botón en la caja y sabrás sus ingredientes y calorías", asegura. Genoe ha dirigido el equipo del instituto Imec de nanoelectrónica de Lovaina (Bélgica) que acaba de producir el primer microprocesador de plástico del mundo.

Ya se hacen chips 500 veces más pequeños que los de silicio, y más rapidos, pero tienen una pega: son 1.000 veces más lentos que un chip de silicio, el material que hoy alimenta las tripas de casi cualquier aparato. Pero compensa con dos grandes ventajas: "Se puede enrollar, es flexible y muy barato", dice Genoe, quien cree que determinados polímeros orgánicos servirán para diseñar tabletas plegables en cinco años. "Si a una pantalla flexible de este material se le añade en una esquina un chip de silicio de tres milímetros cuadrados, el problema de computación está solucionado".

Científicos de la Universidad de Aalto (Finlandia) y Nagoya (Japón) han obtenido procesadores de plástico y a bajo coste. Samsung, LG o Toshiba, que compiten por crear pantallas flexibles y transparentes, están interesados en su aplicación industrial. Samsung presentó a comienzos de año unos prototipos de pantallas Amoled flexibles, pero con un coste desorbitado.

Otro material de moda, el grafeno, podría acabar con el problema. Su obtención les valió el Nobel de Física el año pasado a los científicos Andre Geim y Konstantin Novoselov. En teoría, es el sustituto perfecto del silicio: permite crear microprocesadores de un átomo de espesor, 500 veces más pequeños que los de silicio y 10 veces más rápidos, de gran resistencia (el grafeno es carbono en estado puro, el material más resistente del planeta) y flexibles.

"Es el único material que se puede estirar hasta un 10% de forma reversible. Es decir, a diferencia de los plásticos, recupera su forma inicial", dice Francisco Guinea, profesor investigador del Instituto de Ciencia de los Materiales. Guinea cree que en los dos próximos años llegarán las primeras pantallas comerciales fabricadas de grafeno, aunque habrá que esperar cinco años para verlo en microelectrónica. IBM lo intenta. Junto con el Departamento de Defensa de EE UU, ha presentado un chip de grafeno un 55% más potente que una versión anterior. De momento, es para aplicaciones militares de identificación por radiofrecuencia (RFID).

"El problema, tanto en pantallas como en procesadores, es fabricar grafeno a escala industrial y a bajo coste", explica Guinea. Las pantallas táctiles actuales de los teléfonos inteligentes y tabletas se producen con óxido de indio y estaño, material escaso, caro y contaminante, por lo que el grafeno tiene las de ganar. Samsung produjo el año pasado un prototipo de pantalla transparente y flexible a partir de una lámina de grafeno de 63 centímetros de longitud.

La suerte de los gadgets de grafeno dependerá también de otro nuevo material rival: el siliceno. Investigadores del Instituto Japonés de Ciencia y Tecnología Avanzada (JAIST) lograron recientemente desarrollar láminas de silicio de un átomo sobre un soporte de cerámica. Es decir, el mismo grosor que el grafeno. Está por ver si las propiedades de conducción eléctrica, dureza, transparencia y flexibilidad superan a las del grafeno y, sobre todo, si será más fácil de obtener a escala industrial.

Jesús Rubio

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Minerales de sangre

La industria de la electrónica busca nuevos materiales no solo por el afán de innovar, también obligados por el daño que hacen al medio ambiente o por la explotación humana que causa la actual extracción minera. Es el caso de los llamados minerales de sangre.

Apple e Intel, presionados por los activistas -y una legislación en marcha en su contra-, han decidido no seguir utilizando los minerales de sangre en la fabricación de sus teléfonos móviles y ordenadores portátiles. A partir de los próximos meses no llevarán oro ni coltán ni tungsteno ni tantalio ni estaño.

Estos minerales provienen principalmente del Congo, donde su extracción se realiza en condiciones infrahumanas, con la explotación de los mineros. Además, financia las guerras tribales de aquella zona. Una razón más para pasarse al grafeno o al siliceno: salvar vidas.

                                                                                                                                                          Daury Ant. Fdez.

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Crean un nuevo material fino como el papel y duro como el diamante

Un nuevo material, tan fino como el papel y tan duro como el diamante, ha sido creado por ingenieros norteamericanos mediante la oxidación del grafeno. Han descubierto que grandes cantidades de grafeno oxidado pueden utilizarse para construir una especie de hoja de papel que es más rígida y sólida que cualquier otro material del mismo espesor. Puede convertirse en aislante o transmisor de electricidad y añadirse a polímeros, cerámicas o metales. Por Olga Castro-Perea. 

El grafeno es una molécula de carbono bidimensional, con el espesor de un átomo, con una alta conductividad y una mínima resistencia. En estos dos años, este material se ha convertido en uno de los temas fundamentales de los que se está encargando la física. 

Dividir y unir

Tal como explica el director de esta investigación, Rodney Ruoff, en un comunicado de la mencionada universidad, su propósito era dividir el grafito en hojas individuales y luego unirlas de una forma original”.

Mediante la oxidación del grafeno, su equipo ha producido el óxido de grafito, constituido básicamente por la mitad de los átomos de carbono unidos a un átomo de oxígeno. Cuando el óxido de grafito se mezcla con agua, estos átomos de oxígeno rechazan las moléculas de agua, obligando así a las diferentes capas de óxido de grafeno a dispersarse.

Más duro que el diamante

Esta característica la hace más sólidas que las hojas de grafito o que el buckypaper elaborado a partir de nanotubos de carbono, lo que convierte al nuevo material en el único de su grosor tan duro como el diamante, según su estimación. (Un diamante se considera duro porque no hay mineral que pueda rayarlo).





Daniel Sanchez Olmos