Adhesivos naturais

2008/02/01 Kortabitarte Egiguren, Irati - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Materialak
• Kimika

A primeira patente británica dun adhesivo natural produciuse en 1750. Era un adhesivo procedente do peixe. Desde entón utilizáronse caucho natural, ósos dalgúns animais, peixe, almidón e proteínas do leite paira patentar adhesivos naturais, entre outros.

Sen dúbida, o mundo dos adhesivos é una cuestión ancestral. Os romanos, por exemplo, utilizaban a brea extraída da madeira dos piñeiros e a cera das abellas, entre outras cousas, paira construír barcos --a cera das abellas utilízase aínda como adhesivo. Os aztecas, pola súa banda, mesturaban o sangue dalgúns animais coa arxila e utilizábana paira unir as pedras dos edificios, e moitos deses edificios seguen en pé.

Estes adhesivos de orixe animal son máis potentes que moitos dos adhesivos actuais e utilízanse na restauración da madeira e na carpintaría, entre outros. Una vez dourados na auga e quentados no baño maría, utilízanse en quente e adquiren forma de xel ao arrefriarse.

Caracterízanse polo seu grao de adherencia e elasticidade. En todos os casos requiren una concentración mínima paira evitar tensións ou traccións nos materiais adheridos. Os adhesivos a base de colágeno óseo, albúmina sanguínea e proteína de caseína do leite son, probablemente, os máis utilizados son os adhesivos de orixe animal.

Entre os adhesivos de orixe vexetal, os máis habituais son os almidones e dextrinas procedentes do millo, trigo, pataca e arroz. Utilízanse paira pegar papel, madeira e téxtiles. Estes adhesivos baseados no almidón utilizáronse durante miles de anos. O almidón non é en realidade un adhesivo, pero ao ferver na auga as súas gránulos ínchanse e vólvense viscosos. É o que lle confire a capacidade de pegar. Doutra banda, a goma árabe, o agar e a algina, entre outros, poderían utilizarse paira pegar os selos de sóbrelos cando están húmidos. Os adhesivos de celulosa utilízanse paira pegar peles, teas e papel.

XX. No século XVIII iníciase o desenvolvemento de adhesivos sintéticos baseados en varios polímeros derivados do petróleo, substituíndo os adhesivos naturais por adhesivos sintéticos en moitas aplicacións. Na actualidade, presentan maiores rendementos e campos de aplicación que os adhesivos naturais.

O primeiro adhesivo sintético foi sorprendido por varios químicos da compañía Eastman-Kodak. O accidente e, ao mesmo tempo, o descubrimento débese ao cianoacrilato. Foi descuberto polos investigadores Coover e Fred Joyner. Mentres investigaban no laboratorio un polímero resistente á calor, Joyner estableceu una capa de cianoacrilato entre dous prismas que, nada máis darse conta, estaban pegados entre si. Foi entón cando comezou a historia dos cianoacrilatos ou dos adhesivos coñecidos como Superglue. Os cianoacrilatos son os monómeros ou materias primas do polímero de adherencia. Estes monómeros se polimerizan rapidamente ante sustancias básicas. Pensa que tamén se polimerizan rapidamente con auga (a auga é una base débil).

Por tanto, cada vez que abrimos o tubo de Superglue abonda con que a humidade ambiental se polimerice o monómero e pegue dúas superficies calquera. Quizá agora comprenderás por que se polimeriza tan rápido nas nosas mans ou nos dedos, non? A auga que temos nas mans ou dedos é suficiente paira iniciar a reacción de polimerización e solidificar o líquido do tubo.

Uno dos adhesivos naturais máis potentes

Con todo, non pensemos que o adhesivo ou outros adhesivos sintéticos que hoxe coñecemos como Superglue, aínda que sexan sintéticos, son máis resistentes que os adhesivos naturais antes mencionados ou teñen maior poder de adherencia.

Segundo un estudo, una bacteria que vive nas tubaxes dos ríos, arroios ou cursos de auga produce e utiliza un dos adhesivos máis potentes da natureza para que poida estar no seu lugar.

O estudo, realizado por investigadores das universidades de Indiana e Brown da EE.UU., descubriu que a liberación da bacteria Caulobacter crescentus a través de una pipeta de vidro require dunha forza de micronewton. Extrapolando este dato pódese dicir que é una forza equivalente a un peso de 4 toneladas sobre unha moeda dun euro, que é aproximadamente 70 newtons por milímetro cadrado. Os adhesivos máis potentes que utilizamos na sociedade actual pegan cunha forza duns 30 newtons por milímetros cadrados, o que supón menos da metade da forza deste adhesivo natural.

A bacteria Caulobacter crescentus adhírese ás pedras e ao interior dos tubos a través de una pata longa e fina, baixo a cal se forman unhas moléculas de azucre como adhesivo. Por tanto, o seguinte reto dos investigadores é producir este tipo de azucre en grandes cantidades, pero coa característica de que o adhesivo non se pegue nas ferramentas de manexo, xa que pola contra non se podería utilizar.

Esta bacteria non é a única que produce cola propia. Fai dous ou tres anos, investigadores do Instituto Max Planck viron que as tarantulas desprenden una seda adhesiva nos pés. O descubrimento foi por casualidade: Mentres investigaban a locomoción da tarántula de cebra de Costa Rica ( Aphonopelma seemanni ), durante un descanso esqueceuse de apagar a cámara, pois ao volver ao traballo déronse conta de que a tarántula deixara unhas pegadas e vendo a cámara viron que a tarántica derramara á seda dos pés.

Ao parecer, a tarántica utiliza a seda desprendida dos pés como adhesivo paira evitar, entre outras cousas, o deslizamiento ao subir pola parede.

Imitando a natureza

Algo parecido ocorre cos nosos. As claves son coñecidas pola súa capacidade de pegar, por exemplo, poden colgarse do teito desde un só pé sen caer. Recentemente, investigadores da Universidade de Manchester obtiveron un novo material adhesivo, tras desvelar o segredo das claves e saber a que se debía esta capacidade. Parece que a capacidade de pegar as claves a calquera lugar débese aos millóns de pelos que teñen nos pés.

En materiais con pel seca, estes pelitos únense ás moléculas do material mediante as forzas de Van der Waals. As superficies húmidas susténtanse mediante unha especie de aspiración. Como non hai colas, a pel queda completamente limpa.

O material obtido polos investigadores tamén ten esta característica, é dicir, una vez retirada a cinta non queda ningún rastro. Ademais é máis adhesivo que calquera outro adhesivo. O inconveniente deste material é que aínda é moi caro paira ser producido a nivel industrial.

Ademais das graxas, os mexillóns tamén teñen algunhas proteínas con propiedades adhesivas. De feito, os mexillóns producen una resina máis potente que calquera adhesivo comercial actual: 3,4-L-dihidroxifenilalanina (DOPA).

Recentemente, investigadores da Universidade Northwestern de Estados Unidos produciron un novo adhesivo que combina as propiedades adhesivas de ambos os animais. Neste revolucionario material, os pelillos que teñen os ganchos nos pés combinaron a habilidade de moverse polas paredes planas verticais e a capacidade de pegar os mexillóns sobre as superficies húmidas.

Paira o desenvolvemento do adhesivo preparouse una capa recuberta de nanollos de silicona paira formar una capa similar á dos pelillos das xentes. Este material podíase pegar e soltar nas paredes, como as claves. Con todo, detectouse que a humidade impedía este submarino. Paira combatelo, os investigadores cubriron os extremos das nangallinas cun polímero sintético das mesmas características que o aminoácido DOPA producido polos mexillóns, e viron que o novo produto era capaz de adherirse tamén ás superficies húmidas.

Todos estes adhesivos naturais foron obxecto de numerosos estudos, moitos dos cales contribuíron ao desenvolvemento de adhesivos sintéticos. O obxectivo é sempre o mesmo: conectar os que están separados.