Bilatzailea
Un enzim per a netejar els tòxics dels materials acrílics
Científics de POLYMAT-UPV han creat una solució neta i eficaç per a combatre la toxicitat oculta de les pintures acríliques, basada en un enzim vegetal.
Les pintures a base d'aigua i els adhesius solen considerar-se alternatives menys tòxiques tant per a la salut com per al medi ambient que els productes basats en dissolvents orgànics. L'ús de l'aigua com mig principal redueix significativament les emissions contaminants i augmenta la seguretat tant en el procés de fabricació com en l'ús domèstic.
No obstant això, encara existeixen desafiaments per a eliminar completament aquestes pintures a base d'aigua (o acrílic) en la salut i l'entorn. A molta gent li resultarà familiar aquesta situació: en pintar una habitació amb una pintura d'aquest tipus, apareixen olors que poden durar durant dies. Però si la pintura no conté dissolvents orgànics, d'on venen aquestes olors?
La resposta està en els compostos orgànics volàtils (COV). Una gran quantitat d'aquestes olors prové de les anomenades restes de monòmer, molècules petites que no han reaccionat completament en la fabricació de pintura, adhesiu o altres polímers 1. Encara que la seva concentració és molt baixa, d'ordre de ppm (parts per milió), la seva presència no és innòcua. També en aquests nivells poden produir olors desagradables, irritació dels ulls i les vies respiratòries i altres efectes adversos per a la salut durant exposicions prolongades.
Per això, la legislació europea estableix límits molt estrictes per a les quantitats que poden existir aquests VOCs en pintures, recobriments i adhesius. Amb aquest repte en ment, investigadors de POLYMAT (UPV/EHU) han desenvolupat una solució que busca millorar les estratègies existents per a reduir aquests compostos: un nou mètode biotecnològic capaç de capturar gairebé tots aquests compostos no desitjats 2.
Una de les tècniques més utilitzades en la fabricació de pintures a base d'aigua i adhesius és la polimerització a base d'aigua. En aquest procés, els monòmers es dispersen en l'aigua juntament amb un iniciador. Això desencadena una reacció en cadena mitjançant la qual els monòmers es converteixen en polímers. El resultat és un làtex, que normalment veiem com un líquid blanquinós. No obstant això, la reacció rares vegades és total, quedant sempre petites quantitats de monòmers sense reaccionar.
Les dues principals tècniques utilitzades per a reduir les restes de monòmers i el que han proposat els investigadors de Polymate. En la fotografia apareixen els següents investigadors: Ana trajcheva, Justine Elgoyhen, Oihane Sanz i Radmila Tomovska.
Com s'explica 3 amb més detall en un altre article de la revista Elhuyar, a nivell industrial existeixen dues estratègies per a reduir aquests residus. El primer és la postpolimerització química: una vegada finalitzada la reacció principal, s'afegeix més iniciadors per a forçar la reacció dels altres monòmers. És un mètode simple, però en haver d'escalfar-se, es necessita bastant energia i pot produir nous COVs no desitjats. La segona és la desevaporación: la calor i el buit s'utilitzen per a passar els monòmers i altres compostos orgànics volàtils a la fase gasosa. Encara que és molt eficient, té un enorme consum d'energia.
L'alternativa desenvolupada en POLYMAT es basa en la integració d'una eina biotecnològica: enzim extret de les arrels de la planta Armoracia rusticana (rave). Aquesta biomolècula s'afegeix a la mescla d'aigua una vegada finalitzada la reacció de polimerització i, en presència de peròxid d'hidrogen i acetilacetona, inicia un procés químic capaç d'eliminar monòmers residuals, encara que en molt poca quantitat.
Un procés innovador en el qual les molècules monoméricas s'uneixen com a resultat d'una reacció impulsada per l'enzim i la peroxiacetona entre elles. En unir-se, els monòmers produeixen uns polímers curts que s'integren entre les cadenes polimèriques prèviament formades. L'enzim, la peça de major valor, actua com a catalitzador, és a dir, no es consumeix, la qual cosa permet reduir costos. En els experiments realitzats, en el cas del monòmer metacrilat de metil (MMA), s'han obtingut conversions per sobre del 95% (percentatge de VOC que s'elimina) i pròximes al 90% en el cas de l'acrilat de butil (BA). Són els dos monòmers més comuns en pintures i adhesius a base d'aigua.
Mecanisme pel qual el monòmer es converteix en polímer utilitzant l'enzim i la peroxiacetona.
Un aspecte particularment important és que aquest mètode és eficaç a pressió ambienti i temperatura ambient i no produeix nous compostos de tipus VOC. Això ho converteix en una alternativa més sostenible enfront de les altres dues estratègies convencionals.
Els investigadors han observat que, a més de reduir els VOC, aquest procés també influeix en les propietats del polímer. El material resultant té una major flexibilitat que pot ser beneficiosa o no depenent de l'aplicació. Aquest efecte es deu al fet que l'enzim i les cadenes curtes de polímer resultants actuen com a plastificants i faciliten el moviment de les cadenes polimèriques. D'altra banda, s'observa una millora en l'estabilitat tèrmica del material. En escalfar-se, l'enzim es carbonitza i crea una capa protectora que retarda la degradació del polímer, la qual cosa augmenta la resistència a altes temperatures.
Malgrat els resultats esperançadors, el procés es troba encara en fase de laboratori. Els següents passos s'orientaran a l'adaptació a escala industrial. Si s'aconsegueix aquest objectiu, un enzim extret d'una planta comuna podria convertir-se en una eina essencial per al desenvolupament de pintures i adhesius més sostenibles.
Referències
[1] Https://zientzia.eus/artikuluak/zer-dira-polimeroak/
[2] Https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0014305726000121
[3] Https://zientzia.eus/artikuluak/polimeroen-monomero-hondarrak-murriztu-egin-daitez/
Buletina
Bidali zure helbide elektronikoa eta jaso asteroko buletina zure sarrera-ontzian
