ADIÓS AL PLÁSTICO
Un científico español de Harvard es
uno de los mayores expertos del mundo en quitosano, un material biodegradable
que abre un escenario prometedor en industria y medicina.
“Muchos objetos de plástico, como los desechables o
embalajes, se fabrican sin pensar en su vida útil. Si yo por ejemplo fabrico
una botella de agua, no te puedo perseguir para que la eches al contenedor que
le toca”, explica Javier Fernández, doctor en Nanobiotecnología por la
Universidad de Barcelona, investigador en Harvard y docente de la Singapore University of Technology and Design.
Con una carrera enfocada a reducir el consumo de plástico, él tiene su propia
apuesta: el quitosano.
Javier Fernández suma ya tres
publicaciones científicas sobre las propiedades de este material biodegradable
que podría jubilar al plástico y abrir nuevas vías de investigación en
medicina, industria e impresión en 3D. Para su primera
publicación, publicada en Advanced Materials en 2012, el
investigador se “encerró” —literalmente, según cuenta— en la biblioteca de
Zoología de Harvard para estudiar minuciosamente los caparazones de insectos y
crustáceos. Así, dio con las bases para crear el shrilk, una mezcla a base de
quitosano —material presente en caparazones de crustáceos e insectos— y
fibroína —una proteína de la seda—.
“La piel de un insecto está hecha de
quitosano, proteínas y, en la parte más externa, hay una capa similar a la cera
resistente al agua. El quitosano y la fibroína se combinan para dotar al
esqueleto de rigidez (alas) o elasticidad (articulaciones)”, explica el
científico. Para ilustrar estas propiedades, el investigador cita el caso del
Rhodnius Prolixus, un insecto común en América Central y Sudamérica que “es
capaz de controlar su rigidez, como cuando se infla para absorber sangre de
otras especies”. Así, el investigador reprodujo esta misma estructura de los
insectos en la naturaleza para diseñar un shrilk que posee una fuerza que
duplica a la del plástico —120 MPa— y, además, es biodegradable.
“A raíz de la publicación, recibimos
muchas llamadas de empresas interesadas en implantar el material”, explica el
científico. Por un lado, la industria quiere reducir la dependencia del
plástico. Y, por otro lado, empresas médicas están interesadas en aplicaciones
que van desde cura de hernias, sutura reabsorbente, pegamento quirúrgico o piel
artificial. Sin embargo, había un problema con la seda, que “encarecía mucho el
proceso para finalidades industriales”, explica el científico.
Así, el equipo de Javier Fernández
trabajó para reducir el coste en la rama industrial y, finalmente, dio con la
fórmula exacta para crear un quitosano, sin seda, que reproduce a la perfección
sus características naturales. Esta segunda publicación tuvo lugar en 2013,
también en la revista científica Advanced Functional Materials.
El investigador insiste en que no
están creando un nuevo material. "Empleamos técnicas de microelectrónica y
nanotecnología para diseñar la estructura y las propiedades extraordinarias que
posee el quitosano en la naturaleza para poder, así, destinarlo a otras
aplicaciones”, explica.
Un tesoro en la basura
Una de las principales ventajas del
material es que el quitosano es muy barato. “Tradicionalmente, lo hemos usado
como un desecho”, dice el investigador. “Es el caso de cabezas y caparazones de
gamba recogidos por la industria pesquera que, en su mayoría van directos, a la
basura. Además, es muy fácil de conseguir, ya que es el segundo material
orgánico más abundante en la Tierra por detrás de la celulosa”, añade.
Una vez en el laboratorio, el
quitosano llega en forma de polvo o escamas, similares a un cereal de desayuno.
Se le añade agua y ácido acético para conseguir su disolución. Nota de química
para dummies: los protones del ácido acético reaccionan con el quitosano de
manera que las moléculas de este último se separan y se obtiene una disolución
definitiva del 4% de quitosano en agua.
“Ahora bien, lo que queremos es conseguir que el
quitosano recupere su estructura y propiedades naturales partiendo de esa
disolución”, explica el científico. Así, el proceso requiere una segunda fase
en la que se evapora la disolución “de forma muy controlada”. “Hay un tiempo
exacto en el que la disolución se convierte en un cristal líquido, que al tacto
se parece mucho a la plastilina, de manera que fluye pero conservando moléculas
de cristal”, detalla Javier Fernández. Según el grado de evaporación, la mezcla
poseerá unas propiedades más líquidas o viscosas.
Posteriormente, un tercer trabajo
académico publicado a principios de 2014 en Macromolecular Materials and
Engineering, ahonda en las posibilidades del quitosano como material para
imprimir grandes estructuras en 3D y hacer la producción escalable. Sin
embargo, a día de hoy, esta técnica requiere que las empresas modifiquen su
proceso productivo, con lo que esperan un mayor desarrollo para terminar de
incorporar el quitosano definitivamente.
A la sombra del plástico
Ante tantas aplicaciones del quitosano y los beneficios de su coste, ¿por qué su estudio no ha explotado hasta ahora? El investigador español recuerda que el quitosano se descubrió en el siglo XIX y que, a principios del XX, se investigaron sus propiedades hasta el punto que la empresa química DuPont conserva patentes de esa época.
No obstante, la introducción del
plástico, un producto que el investigador califica como “el material del siglo
XX”, hizo que se detuviera la investigación en quitosano y otros materiales. No
fue hasta los años 70 del siglo pasado, a raíz de la preocupación por los
materiales sostenibles, que se recuperó esta rama de la ciencia. “Hemos
rescatado un material olvidado para tratar de usarlo como lo hace la naturaleza
y de acuerdo con el medio ambiente”, sentencia el investigador.
Un claro ejemplo lo muestra este
vídeo, en el que una semilla plantada sobre una superficie de quitosano crece y
florece en 20 días. “El quitosano se degrada en el medio ambiente y sabemos,
como mínimo, que no entorpece el crecimiento de otras especies”, comenta Javier
Fernández.
El
científico dice que “aproximadamente en un par de años” la producción de
quitosano puede ser a gran escala. Aún así, añade que “el uso de bolsas de
plástico es algo que se podría solucionar fácilmente desde el punto de vista
legislativo, ya que la sociedad no tendría muchos problemas en usar bolsas de
tela”. En cambio, el uso del plástico a más alta escala “sí que requiere de un
desarrollo tecnológico con nuevos materiales que no tengan impacto
medioambiental”.
De
ahora en adelante, y ya instalado en Singapur, Javier Fernández seguirá
perfeccionando las aplicaciones del quitosano. Asegura, de todas formas, que
seguirá en contacto con Harvard y el MIT. En este sentido, antes de su marcha,
cerró una colaboración con el departamento de Neri Oxman, profesora del Media
Lab del MIT.
Tomada
de:
El PaÍs
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