Cuatro usos de materias primas renovables en los revestimientos sostenibles

Los revestimientos se usan en todas partes, desde la impermeabilización hasta la decoración, pero se producen con plásticos no renovables, que en muchos casos no son reciclables y se degradan, lo que causa contaminación por microplásticos. Ante la sensibilización creciente en materia de sostenibilidad y recursos renovables, los diseñadores y fabricantes de revestimientos se preguntan cómo pueden usar materiales renovables para sus productos.

Los polímeros son solo una parte de la historia. Generalmente, los revestimientos se fabrican con disolventes y sustancias químicas peligrosos para el medioambiente con el fin de crear la textura y las emulsiones requeridas. Los investigadores también deben eliminar estos impactos medioambientales más ocultos para desarrollar revestimientos totalmente sostenibles.

Los materiales no renovables y perjudiciales desde el punto de vista medioambiental siguen siendo el estándar en la industria de los revestimientos. ¿Cómo pueden empezar los innovadores a incorporar materiales renovables en el diseño de sus productos?

Polímeros de origen biológico

Los polímeros son la base de la mayoría de los revestimientos, pero generalmente se derivan de materias primas no renovables como el petróleo. Los polímeros de origen biológico son una de las alternativas sostenibles existentes. Los polímeros de origen biológico se producen con materias primas renovables de origen vegetal o animal. Entre ellos destacan los avances en el uso de aceites vegetales como materia prima para producir poliuretano (PU).

El poliuretano fabricado con aceite vegetal es una alternativa verde al producido con petróleo y conserva las mismas propiedades deseables. La alta disponibilidad, el bajo coste y la mayor sostenibilidad del poliuretano de origen biológico lo han convertido en una alternativa popular en la industria de los revestimientos. Los poliuretanos de origen biológico se pueden diseñar para incorporar otras tecnologías verdes, como la ausencia de disolventes o las propiedades curadas con rayos UV, con el fin de reducir aún más el impacto medioambiental.

En 2022, un artículo de investigación demostró que el aceite de ricino se podía usar como materia prima de origen biológico para crear un revestimiento de alto rendimiento. Usando enlaces de urea con impedimento dinámico, los autores obtuvieron un poliuretano reparable, reciclable, hidrófobo y extraíble curado por UV a partir del aceite de ricino. La capa contenía más de un 47 % de material de origen biológico y, gracias a la naturaleza dinámica de los enlaces moleculares, también era reparable, soldable, reciclable y extraíble. Una muestra demostró una capacidad de reparación de grietas de más del 97 % y se pudo reciclar al menos cuatro veces.

Otros estudios recientes han descrito el uso de varias materias primas renovables para crear revestimientos. Entre ellas:

• •  Algas
• •  Cáñamo
• •  Madera
• •  Almidones
• •  Proteínas

Los polímeros de origen biológico, un área de investigación que evoluciona con rapidez, ofrecen una oportunidad interesante para los fabricantes de revestimientos, ya que les permiten desarrollar productos más sostenibles y avanzar hacia un futuro más verde.

Polímeros reciclables

Los polímeros de origen biológico no son la única opción para producir plásticos renovables. Usar un polímero reciclable es otra forma de mejorar la sostenibilidad reduciendo o eliminando los residuos y aprovechando las materias primas renovables en un mismo proceso. Los materiales reciclados son una materia prima renovable alternativa por su circularidad, de modo que el proceso de reciclaje debe tener un alto rendimiento y ser sostenible.

Una forma de lograrlo es desarrollar un revestimiento diseñado para reciclarse mediante la extracción y la reutilización. En el Centro de Investigación de la NASA en Langley, los investigadores crearon una técnica de fabricación de micropartículas de epoxi con revestimiento polimérico que se pueden convertir de nuevo en materias primas usando altas temperaturas. El material se diseñó para aplicaciones de impresión 3D en misiones espaciales de largo alcance, donde las materias primas renovables serían esenciales, pero tiene numerosas aplicaciones terrestres.

Mediante el desarrollo de materiales y revestimientos con circularidad renovable, los fabricantes pueden crear un ciclo de vida sostenible para los productos que permita la reutilización de sus revestimientos. Ante la importancia creciente que la química verde tiene para los consumidores, la investigación sobre revestimientos debería centrarse en la reciclabilidad de las innovaciones y en la captación de un mercado que está intentando ser más ecológico.

Dispersiones poliméricas en medio acuoso

En el desarrollo de revestimientos sostenibles, los polímeros son solo una parte de la historia. A menudo, los revestimientos tradicionales usan disolventes perjudiciales para el medioambiente y no renovables como sistemas de aplicación y curado. Los fabricantes que deseen crear un producto sostenible deben innovar estos sistemas y los usos de sus polímeros.

Los revestimientos al agua ofrecen una opción renovable y neutra desde el punto de vista medioambiental que está ganando terreno en la producción de tejidos, papel y pinturas. Los monómeros empleados para crear un revestimiento al agua —una dispersión polimérica en medio acuoso— varían, pero son una fórmula eficaz para muchos polímeros de origen biológico. Esto permite a los fabricantes combinar dos materias primas renovables en el mismo producto y dar un paso más hacia la sostenibilidad.

Tensoactivos y emulsionantes

Otros ingredientes de las fórmulas de revestimientos, como los tensoactivos y los emulsionantes, también se pueden derivar de materias primas renovables. El almidón y la soja pueden ser eficaces como fuentes tensoactivas sin jabón y han logrado emulsionar fórmulas de revestimientos. El almidón es una opción de bajo coste con una alta disponibilidad y un mínimo impacto medioambiental, lo que lo convierte en una opción popular entre los desarrolladores. Además, se puede injertar directamente en los polímeros para obtener una polimerización en emulsión sin tensoactivos.

Cuando se utiliza una cantidad insuficiente de tensoactivos, los nanocristales de celulosa son nanopartículas anfifílicas que se pueden usar como estabilizadores para las emulsiones. Los nanocristales de celulosa, extraídos de fuentes renovables de celulosa como la pasta de madera y el algodón, ofrecen otra vía a los desarrolladores, que pueden usarlos para crear emulsiones estables con materiales respetuosos con el medioambiente.

Creación de revestimientos sostenibles

Para diseñar y fabricar revestimientos sostenibles a partir de materias primas renovables, los investigadores deben tener en cuenta las fuentes, los productos secundarios y las rutas de gestión de residuos de todas las partes de sus formulaciones. Una evaluación concienzuda de la sostenibilidad de los polímeros, los disolventes, los tensoactivos y los emulsionantes es esencial para crear revestimientos respetuosos con el medioambiente. La adopción de nuevos materiales ayudará a los fabricantes a crear interesantes capas nuevas que atraerán a los consumidores concienciados desde el punto de vista ecológico y contribuirán a la química verde del futuro. Descubra cómo están reduciendo los biopolímeros la huella de carbono de la fabricación y lea un informe de CAS Insights aún más detallado sobre el panorama de los nuevos biopolímeros.