Adhesivos naturales
2008/02/01 Kortabitarte Egiguren, Irati - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Sin duda, el mundo de los adhesivos es una cuestión ancestral. Los romanos, por ejemplo, utilizaban la brea extraída de la madera de los pinos y la cera de las abejas, entre otras cosas, para construir barcos --la cera de las abejas se utiliza todavía como adhesivo. Los aztecas, por su parte, mezclaban la sangre de algunos animales con la arcilla y la utilizaban para unir las piedras de los edificios, y muchos de esos edificios siguen en pie.
Estos adhesivos de origen animal son más potentes que muchos de los adhesivos actuales y se utilizan en la restauración de la madera y en la carpintería, entre otros. Una vez dorados en el agua y calentados en el baño María, se utilizan en caliente y adquieren forma de gel al enfriarse.
Se caracterizan por su grado de adherencia y elasticidad. En todos los casos requieren una concentración mínima para evitar tensiones o tracciones en los materiales adheridos. Los adhesivos a base de colágeno óseo, albúmina sanguínea y proteína de caseína de la leche son, probablemente, los más utilizados son los adhesivos de origen animal.
Entre los adhesivos de origen vegetal, los más habituales son los almidones y dextrinas procedentes del maíz, trigo, patata y arroz. Se utilizan para pegar papel, madera y textiles. Estos adhesivos basados en el almidón se han utilizado durante miles de años. El almidón no es en realidad un adhesivo, pero al hervir en el agua sus gránulos se hinchan y se vuelven viscosos. Es lo que le confiere la capacidad de pegar. Por otro lado, la goma árabe, el agar y la algina, entre otros, podrían utilizarse para pegar los sellos de los sobres cuando están húmedos. Los adhesivos de celulosa se utilizan para pegar pieles, telas y papel.
XX. En el siglo XVIII se inicia el desarrollo de adhesivos sintéticos basados en varios polímeros derivados del petróleo, sustituyendo los adhesivos naturales por adhesivos sintéticos en muchas aplicaciones. En la actualidad, presentan mayores rendimientos y campos de aplicación que los adhesivos naturales.
El primer adhesivo sintético fue sorprendido por varios químicos de la compañía Eastman-Kodak. El accidente y, al mismo tiempo, el descubrimiento se debe al cianoacrilato. Fue descubierto por los investigadores Coover y Fred Joyner. Mientras investigaban en el laboratorio un polímero resistente al calor, Joyner estableció una capa de cianoacrilato entre dos prismas que, nada más darse cuenta, estaban pegados entre sí. Fue entonces cuando comenzó la historia de los cianoacrilatos o de los adhesivos conocidos como Superglue. Los cianoacrilatos son los monómeros o materias primas del polímero de adherencia. Estos monómeros se polimerizan rápidamente ante sustancias básicas. Piensa que también se polimerizan rápidamente con agua (el agua es una base débil).
Por tanto, cada vez que abrimos el tubo de Superglue basta con que la humedad ambiental se polimerice el monómero y pegue dos superficies cualquiera. Quizá ahora comprenderás por qué se polimeriza tan rápido en nuestras manos o en los dedos, ¿no? El agua que tenemos en las manos o dedos es suficiente para iniciar la reacción de polimerización y solidificar el líquido del tubo.
Uno de los adhesivos naturales más potentes
Según un estudio, una bacteria que vive en las tuberías de los ríos, arroyos o cursos de agua produce y utiliza uno de los adhesivos más potentes de la naturaleza para que pueda estar en su lugar.
El estudio, realizado por investigadores de las universidades de Indiana y Brown de los EE.UU., ha descubierto que la liberación de la bacteria Caulobacter crescentus a través de una pipeta de vidrio requiere de una fuerza de micronewton. Extrapolando este dato se puede decir que es una fuerza equivalente a un peso de 4 toneladas sobre una moneda de un euro, que es aproximadamente 70 newtons por milímetro cuadrado. Los adhesivos más potentes que utilizamos en la sociedad actual pegan con una fuerza de unos 30 newtons por milímetros cuadrados, lo que supone menos de la mitad de la fuerza de este adhesivo natural.
La bacteria Caulobacter crescentus se adhiere a las piedras y al interior de los tubos a través de una pata larga y fina, bajo la cual se forman unas moléculas de azúcar como adhesivo. Por lo tanto, el siguiente reto de los investigadores es producir este tipo de azúcar en grandes cantidades, pero con la característica de que el adhesivo no se pegue en las herramientas de manejo, ya que de lo contrario no se podría utilizar.
Esta bacteria no es la única que produce cola propia. Hace dos o tres años, investigadores del Instituto Max Planck vieron que las tarantulas desprenden una seda adhesiva en los pies. El descubrimiento fue por casualidad: Mientras investigaban la locomoción de la tarántula de cebra de Costa Rica ( Aphonopelma seemanni ), durante un descanso se olvidó de apagar la cámara, pues al volver al trabajo se dieron cuenta de que la tarántula había dejado unas huellas y viendo la cámara vieron que la tarántica había derramado a la seda de los pies.
Al parecer, la tarántica utiliza la seda desprendida de los pies como adhesivo para evitar, entre otras cosas, el deslizamiento al subir por la pared.
Imitando la naturaleza
Algo parecido ocurre con los nuestros. Las claves son conocidas por su capacidad de pegar, por ejemplo, pueden colgarse del techo desde un solo pie sin caer. Recientemente, investigadores de la Universidad de Manchester obtuvieron un nuevo material adhesivo, tras desvelar el secreto de las claves y saber a qué se debía esta capacidad. Parece que la capacidad de pegar las claves a cualquier lugar se debe a los millones de pelos que tienen en los pies.
El material obtenido por los investigadores también tiene esta característica, es decir, una vez retirada la cinta no queda ningún rastro. Además es más adhesivo que cualquier otro adhesivo. El inconveniente de este material es que todavía es muy caro para ser producido a nivel industrial.
Además de las grasas, los mejillones también tienen algunas proteínas con propiedades adhesivas. De hecho, los mejillones producen una resina más potente que cualquier adhesivo comercial actual: 3,4-L-dihidroxifenilalanina (DOPA).
Recientemente, investigadores de la Universidad Northwestern de Estados Unidos han producido un nuevo adhesivo que combina las propiedades adhesivas de ambos animales. En este revolucionario material, los pelillos que tienen las ganchos en los pies han combinado la habilidad de moverse por las paredes planas verticales y la capacidad de pegar los mejillones sobre las superficies húmedas.
Para el desarrollo del adhesivo se preparó una capa recubierta de nanollos de silicona para formar una capa similar a la de los pelillos de las gentes. Este material se podía pegar y soltar en las paredes, como las claves. Sin embargo, se detectó que la humedad impedía este submarino. Para combatirlo, los investigadores cubrieron los extremos de las nangallinas con un polímero sintético de las mismas características que el aminoácido DOPA producido por los mejillones, y vieron que el nuevo producto era capaz de adherirse también a las superficies húmedas.
Todos estos adhesivos naturales han sido objeto de numerosos estudios, muchos de los cuales han contribuido al desarrollo de adhesivos sintéticos. El objetivo es siempre el mismo: conectar los que están separados.
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