Formulaciones ecológicas a base de aceites vegetales

Adhesivos sin disolventes

10.05.2019

© Fraunhofer IMWS

Dos piezas metálicas unidas con el nuevo adhesivo de producción sostenible. Detrás de ellos: tres ollas que contienen los ingredientes del adhesivo - el endurecedor líquido (amarillo), el endurecedor de pasta (blanco) y el solvente orgánico de lignina (negro).

Existe una creciente demanda de productos ecológicos, pero para que sean realmente sostenibles, los fabricantes también deben utilizar adhesivos y pinturas hechas con materias primas de origen biológico. Los materiales avanzados desarrollados en los laboratorios Fraunhofer indican el camino a seguir.

La demanda de productos orgánicos está en auge. Las granjas industriales y los campos empapados en cócteles químicos son poco atractivos para los muchos consumidores que prefieren ver animales en libertad en pastos verdes, comer frutas y verduras no tratadas y usar ropa hecha de algodón de cultivo orgánico y sin pesticidas. Sin embargo, no basta con sustituir el plástico por materiales naturales como la madera o el corcho. Para que los productos sean realmente sostenibles, los fabricantes también deben utilizar adhesivos y pinturas hechas con materias primas de origen biológico.

La mayoría de los adhesivos heredados están hechos de resinas epoxi termoendurecibles a base de petróleo. Son 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 derrite. Los aditivos sirven para ajustar las propiedades a la aplicación dada. Por ejemplo, se pueden añadir pigmentos para colorear la resina, y se utilizan otros aditivos para la protección contra el fuego o para hacer que el plástico sea más fácil de procesar.

Epóxidos de aceite vegetal con aditivos naturales

Pero también es posible producir resinas epoxi a partir de materiales respetuosos con el medio ambiente. Un nuevo enfoque es prometedor: los epóxidos de aceites vegetales, una versión orgánica de las resinas epoxídicas convencionales. Se obtienen de aceites vegetales que contienen una alta proporción de ácidos grasos insaturados. Estos ácidos grasos están epoxidados, es decir, unidos a un compuesto trivalente formado por dos átomos de carbono y un átomo de oxígeno. La combinación de estos epóxidos de aceite vegetal con endurecedores produce plásticos notablemente elásticos. Y con eso, los adhesivos, recubrimientos e incluso resinas de espuma sostenibles 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.

Adhesivos ecológicos con propiedades ideales

Los investigadores del Instituto Fraunhofer para la Microestructura de Materiales y Sistemas IMWS se propusieron abordar este problema mediante la investigación de las propiedades de las resinas biogénicas recientemente desarrolladas. Este es un análisis penetrante: "Estamos investigando estas resinas desde el nivel micro hasta el nivel macro", dice Andreas Krombholz, líder del grupo en IMWS. El primer paso es determinar cómo las variaciones en la composición de la materia prima afectan a las resinas. Una vez que el equipo del IMWS ha resuelto ese rompecabezas, pueden empezar 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 están libres de disolventes. Los investigadores están investigando más a fondo para saber qué rellenos y aditivos se pueden utilizar para obtener propiedades específicas. La alta conductividad eléctrica, por ejemplo, es muy útil. Si una capa adhesiva es conductora, se puede calentar de adentro hacia afuera aplicando una tensión eléctrica, con lo que se puede curar de forma rápida y selectiva. O un aditivo como el aceite de tomillo modificado podría dotar al adhesivo de propiedades antibacterianas.

Conversión de la epoxidación al tratamiento enzimático

El uso de epóxidos de aceites vegetales aumenta el contenido orgánico de estos adhesivos hasta un 86 por ciento, ya que los materiales contienen un alto porcentaje de aceite vegetal y el agente endurecedor se basa en sustancias orgánicas y no en derivados del petróleo. En comparación: para calificar como material sostenible, al menos el 35 por ciento de sus ingredientes deben 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 centígrados en lugar de 100 grados centígrados 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 que no es exactamente respetuoso con el medio ambiente teniendo en cuenta la distancia que tiene que recorrer. Los científicos de Fraunhofer adaptaron el proceso para utilizar un aceite esencial derivado de la planta moldava dragonhead, cultivada orgánicamente en Alemania, en lugar de aceite de linaza importado. Esto reduce la huella de carbono aún más. Además de eso, los investigadores encontraron un reemplazo ambientalmente racional para el endurecedor previamente altamente tóxico.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

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