Los productos químicos de la madera sustituyen a los bisfenoles tóxicos en los recibos de caja
La lignina hace más seguros los recibos de caja
Investigadores de la EPFL han desarrollado formulaciones para el tipo de papel utilizado en los recibos de caja o las etiquetas de envío que utilizan productos químicos derivados de la madera y que reducen la dependencia de los bisfenoles tóxicos, al tiempo que mantienen el rendimiento de impresión.
Cada día, millones de personas utilizan papel térmico sin pensar en ello. Los recibos, las etiquetas de envío, los billetes y los historiales médicos dependen de revestimientos sensibles al calor para hacer que aparezca el texto. Más concretamente, el calor desencadena una reacción entre un tinte incoloro y un "revelador", produciendo un texto oscuro donde se calienta el papel.
El papel térmico es un objeto pequeño con una gran huella. Se produce a gran escala, se manipula a diario y a menudo se recicla, lo que permite que sus productos químicos se diseminen en el agua y el suelo. Durante décadas, los reveladores más comunes han sido el bisfenol A (BPA) y, más recientemente, el bisfenol S (BPS). Ambos pueden afectar a los organismos vivos al alterar la señalización hormonal, y ambos se detectan en el medio ambiente y en personas que manipulan recibos con frecuencia.
Encontrar alternativas más seguras a los bisfenoles es difícil porque el papel térmico también debe ser estable, imprimible y rentable: en 2022, el mercado mundial de papel térmico estaba valorado en unos 4.000 millones de dólares y se espera que crezca hasta unos 6.000 millones en 2030.
Los reguladores y los fabricantes han buscado sustitutos, pero el progreso ha sido lento, ya que cualquier alternativa menos tóxica también debe reaccionar a la temperatura adecuada, permanecer estable durante el almacenamiento, mezclarse bien con otros ingredientes de revestimiento y evitar la decoloración de fondo. Y muchos de los materiales de origen biológico propuestos fallan en uno o varios de estos aspectos.
Una solución a partir de la madera
Los científicos de los grupos de Jeremy Luterbacher y Harm-Anton Klok de la EPFL han demostrado ahora que los materiales derivados de la madera pueden cumplir estos requisitos. En un estudio publicado en Science Advances, los investigadores informan sobre recubrimientos de papel térmico que utilizan lignina, un componente principal de la madera, junto con un sensibilizador derivado de azúcares vegetales.
"Hemos desarrollado formulaciones de papel térmico -que se encuentran habitualmente en productos cotidianos como recibos de caja, etiquetas de paquetes, billetes de avión, etc.- hechas a partir de moléculas de origen vegetal que tienen firmas tóxicas muy bajas o nulas", explica Luterbacher, que se dio a conocer en 2014 tras desarrollar un método para extraer de forma barata la lignina de las plantas, evitando al mismo tiempo su destrucción (publicado en Science).
El nuevo estudio se basa en el trabajo en curso del laboratorio con la lignina. Los investigadores se centraron en ella porque ya contiene grupos químicos que pueden actuar como reveladores del color.
Pero la lignina aislada suele ser oscura y sucia desde el punto de vista químico, lo que la hace inadecuada para la impresión. Para solucionar este problema, los investigadores utilizaron un método de extracción controlado, llamado "fraccionamiento secuencial asistido por aldehídos", para producir polímeros de lignina de color claro con menos grupos oscuros que absorben el color y pueden interferir en la impresión. Su química también permitió que se mezclara bien en la capa térmica, un requisito previo clave para una reactividad adecuada.
Para que la lignina reaccionara a las temperaturas de impresión, el equipo añadió un "sensibilizador", un compuesto que se funde al calentarse y ayuda a que el tinte y el revelador interactúen. En lugar de utilizar sensibilizadores convencionales derivados del petróleo, probaron la diformilxilosa, una molécula hecha de xilano, un azúcar que se encuentra en las paredes celulares de las plantas. A continuación, aplicaron las mezclas resultantes como finas capas sobre papel y las probaron mediante calentamiento controlado e impresoras comerciales.
Una clara ventaja en las pruebas de seguridad
Los recubrimientos a base de lignina produjeron imágenes impresas nítidas cuando se calentaron, con valores de densidad de color en el mismo rango necesario para el papel térmico comercial. Los revestimientos se mantuvieron estables durante meses cuando se almacenaron cerca de una ventana, y los logotipos impresos siguieron siendo legibles después de un año. Aunque el contraste de la imagen seguía siendo inferior al del papel comercial totalmente optimizado, el rendimiento igualaba al de los papeles térmicos con BPA.
Las pruebas de seguridad también mostraron una clara ventaja, ya que los reveladores de lignina mostraron una actividad similar a la del estrógeno que fue de dos a cuatro órdenes de magnitud inferior a la del BPA. El sensibilizador a base de azúcar no mostró ningún perfil estrogénico ni de toxicidad en las condiciones ensayadas.
El estudio demuestra que se pueden fabricar formulaciones de papel térmico más seguras directamente a partir de biomasa no comestible mediante sencillos pasos de procesamiento. Aunque es necesario seguir trabajando para optimizar la calidad de impresión y el escalado, los resultados apuntan hacia recibos y etiquetas que cumplan su función sin depender de sustancias químicas problemáticas.
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