Ana Trajcheva Beñat Olave Fernandez

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Una enzima para limpiar los tóxicos de los materiales acrílicos

Científicos de POLYMAT-UPV han creado una solución limpia y eficaz para combatir la toxicidad oculta de las pinturas acrílicas, basada en una enzima vegetal.

Ana Trajcheva Beñat Olave Fernandez

Las pinturas a base de agua y los adhesivos suelen considerarse alternativas menos tóxicas tanto para la salud como para el medio ambiente que los productos basados en disolventes orgánicos. El uso del agua como medio principal reduce significativamente las emisiones contaminantes y aumenta la seguridad tanto en el proceso de fabricación como en el uso doméstico.

Sin embargo, todavía existen desafíos para eliminar completamente estas pinturas a base de agua (o acrílico) en la salud y el entorno. A mucha gente le resultará familiar esta situación: al pintar una habitación con una pintura de este tipo, aparecen olores que pueden durar durante días. Pero si la pintura no contiene disolventes orgánicos, ¿de dónde vienen estos olores?

La respuesta está en los compuestos orgánicos volátiles (COV). Una gran cantidad de estos olores proviene de los llamados restos de monómero, moléculas pequeñas que no han reaccionado completamente en la fabricación de pintura, adhesivo u otros polímeros ¹. Aunque su concentración es muy baja, de orden de ppm (partes por millón), su presencia no es inocua. También en estos niveles pueden producir olores desagradables, irritación de los ojos y las vías respiratorias y otros efectos adversos para la salud durante exposiciones prolongadas.

Por ello, la legislación europea establece límites muy estrictos para las cantidades que pueden existir estos VOCs en pinturas, recubrimientos y adhesivos. Con este reto en mente, investigadores de POLYMAT (UPV/EHU) han desarrollado una solución que busca mejorar las estrategias existentes para reducir estos compuestos: un novedoso método biotecnológico capaz de capturar casi todos estos compuestos no deseados ².

Una de las técnicas más utilizadas en la fabricación de pinturas a base de agua y adhesivos es la polimerización a base de agua. En este proceso, los monómeros se dispersan en el agua junto con un iniciador. Esto desencadena una reacción en cadena mediante la cual los monómeros se convierten en polímeros. El resultado es un látex, que normalmente vemos como un líquido blanquecino. Sin embargo, la reacción rara vez es total, quedando siempre pequeñas cantidades de monómeros sin reaccionar.

Enzima para limpiar tóxicos de acrílicos 2

Como se explica ³ con más detalle en otro artículo de la revista Elhuyar, a nivel industrial existen dos estrategias para reducir estos residuos. El primero es la postpolimerización química: una vez finalizada la reacción principal, se añade más iniciadores para forzar la reacción de los demás monómeros. Es un método simple, pero al tener que calentarse, se necesita bastante energía y puede producir nuevos COVs no deseados. La segunda es la desevaporación: el calor y el vacío se utilizan para pasar los monómeros y otros compuestos orgánicos volátiles a la fase gaseosa. Aunque es muy eficiente, tiene un enorme consumo de energía.

La alternativa desarrollada en POLYMAT se basa en la integración de una herramienta biotecnológica: enzima extraída de las raíces de la planta Armoracia rusticana (rábano). Esta biomolécula se añade a la mezcla de agua una vez finalizada la reacción de polimerización y, en presencia de peróxido de hidrógeno y acetilacetona, inicia un proceso químico capaz de eliminar monómeros residuales, aunque en muy poca cantidad.

Un proceso innovador en el que las moléculas monoméricas se unen como resultado de una reacción impulsada por la enzima y la peroxiacetona entre ellas. Al unirse, los monómeros producen unos polímeros cortos que se integran entre las cadenas poliméricas previamente formadas. La enzima, la pieza de mayor valor, actúa como catalizador, es decir, no se consume, lo que permite reducir costes. En los experimentos realizados, en el caso del monómero metacrilato de metilo (MMA), se han obtenido conversiones por encima del 95% (porcentaje de VOC que se elimina) y cercanas al 90% en el caso del acrilato de butilo (BA). Son los dos monómeros más comunes en pinturas y adhesivos a base de agua.

Enzima para limpiar tóxicos de acrílicos 3

Un aspecto particularmente importante es que este método es eficaz a presión ambiente y temperatura ambiente y no produce nuevos compuestos de tipo VOC. Esto lo convierte en una alternativa más sostenible frente a las otras dos estrategias convencionales.

Los investigadores han observado que, además de reducir los VOC, este proceso también influye en las propiedades del polímero. El material resultante tiene una mayor flexibilidad que puede ser beneficiosa o no dependiendo de la aplicación. Este efecto se debe a que la enzima y las cadenas cortas de polímero resultantes actúan como plastificantes y facilitan el movimiento de las cadenas poliméricas. Por otra parte, se observa una mejora en la estabilidad térmica del material. Al calentarse, la enzima se carboniza y crea una capa protectora que retrasa la degradación del polímero, lo que aumenta la resistencia a altas temperaturas.

A pesar de los resultados esperanzadores, el proceso se encuentra aún en fase de laboratorio. Los siguientes pasos se orientarán a la adaptación a escala industrial. Si se logra este objetivo, una enzima extraída de una planta común podría convertirse en una herramienta esencial para el desarrollo de pinturas y adhesivos más sostenibles.