Los materiales que podrían cambiar la filosofía detrás del consumo de recursos.

El desarrollo de nuevos materiales es un mundo de constante movimiento e innovación, el cual siempre está en busca de alterar el orden de los sistemas de producción  actuales. Actualmente, se están desarrollando nuevos materiales con el fin de avanzar y beneficiar diferentes sectores de la actividad humana. Estos se han visto motivados por un cambio de paradigma en cuanto  al uso de los recursos naturales.

Madera transparente

La madera transparente es un producto innovador desarrollado en el Centro para las Ciencias de la Madera Wallenberg del Instituto Real de Tecnología KTH en Suecia con la idea de creer un material que pueda competir o reemplazar las funciones del vidrio a un menor costo, con una mayor versatilidad y simplificando los procesos de producción.

Detalle de mesa hecha con madera transparente. Imagen de Masayuki Hayashi.

Detalle de mesa hecha con madera transparente. Imagen de Masayuki Hayashi.

La madera transparente puede ser utilizada en la construcción como vidrio o para acabados semitransparentes, o en la producción de paneles solares debido a su bajo costo. La madera es un material renovable se ajusta perfectamente a la producción masiva de paneles solares.  Esto se convierte en una gran ventaja para la industria de generación eléctrica solar porque simplifica procesos y disminuye su impacto ambiental aún más.

El material se produce al remover la lignina, un polímero orgánico responsable de dar rigidez a los tejidos vegetales. Al remover eso, a la madera adquiere un color blanco.  En su lugar, se le impregna con un polímero transparente que le da transparencia óptica y mayor fortaleza estructural.

 

Elastómero-G

Un nuevo material denominado elastómero-G ha sido desarrollado en la universidad de Monash en Melbourne, Australia. El elastómero-G esta hecho a base de grafeno, un material conocido por su alta resistencia y fortaleza (es 10 a -300 veces más fuerte que el acero) y está compuesto por una delgada capa de átomos de carbono unidos por una red cristalina hexagonal.

El elastómero-G es ultraliviano y tiene una alta elasticidad, por lo que es capaz de recuperar su forma original rápidamente.  Además, tiene un mayor rango de respuesta mucho mayor que la piel humana y posee una alta conductividad eléctrica, lo cual permite el flujo eléctrico sin importar que tan comprimido se encuentre el material . Otra de las características que lo hacen único es su gran sensibilidad a las vibraciones dentro de un amplio rango de frecuencias.

Debido a su capacidad de interpretación de señales eléctricas y su alta sensibilidades, se  piensa que este material puede utilizarse en procedimientos médicos, en la fabricación de robots, o en la ejecución de operaciones quirúrgicas a distancia.

Botellas de algas

El plástico se ha convertido en un serio problema para la conservación del medio ambiente debido su uso generalizado y ae la capacidad de permanecer en el ambiente sin descomponerse durante siglos.

Es por ello que Ari Jónsson de la Academia de Artes de Islandia, estudiante de diseño de producto, se dio la labor de crear una botella biodegradable para tomar agua. Las botellas están compuestas de polvo de agar, una sustancia gelatinosa proveniente de la estructura celular de algunas especies de algas.

Botella de algas. Imagen de DesignMarch.

Botella de algas. Imagen de DesignMarch.

Al agregar agua al agar y enfriarlo, el material eventualmente consolida en un material gelationoso. La botella conservaría su forma al estar llena de agua y comenzaría el proceso de descomposición inmediatamente luego de ser vaciada.

Es un material libre de tóxicos y es comestible, lo cual la hace sumamente versátil y beneficiosa para el medio ambiente debido a que según Jónsson, “50 % del plástico es utilizado una vez para luego ser desechado”. Sin embargo, quedaría por verse su capacidad de producción masiva y aceptación pública.

“CO2NCRETE” (CO2NCRETO)

El CO2NCRETO es un material desarrollado por la Universidad de California en Los Ángeles por un grupo de investigadores multidisciplinarios liderado por el profesor J.R. DeSchazo, quien contó con las contribuciones científicas de los profesores Gaurav Sant, Henry Samueli, Richard Kaner, Laurent Pilon, y Matthieu Bauchy.

Este nuevo material reutiliza el dióxido de carbono para crear un material que puede usarse como cemento en una construcción. El proceso de producción se basa en recolectar el dióxido de carbono y combinarlo con limos para obtener una pasta cementante que pueda ser impresa en 3D.

Este proceso difiere de los procesos actuales en la lucha contra la disminución del CO2 en los que no sólo captura el dióxido de carbono, sino que lo emplea para generar un nuevo producto.

Hasta el momento la factibilidad de este material ha sido comprobada en laboratorios.  Sin embargo, falta mucho por hacer para trasladar este concepto a una escala real de producción y desempeño bajo las condiciones a las que se enfrentaría fuera de un laboratorio.

 

Nanocristales “de diseñador”

Los nanocristales de diseñador prometen una impactante versatilidad debido a que sería posible exceder las capacidades para el desarrollo de materiales que nos proporcionan los elementos de la tabla periódica.

Esta manipulación de la materia es posible debido a que los nanocristales se componen de un arreglo de entre cientos a miles de átomos, lo que permite modificar las características del material a disposición del diseñado .  Esto no es posible con elementos individuales. Al mismo tiempo, los nano cristales permiten que los materiales puedan comportarse o como metales, semiconductores, o inclusive magnetos.

Un nuevo material, por ejemplo, estaría compuesto de millones de nanocristales, cada uno estaría diseñado para cumplir una función, o darle una propiedad al nuevo material.   Es decir, ahora sería posible  incrementar el control que se pueda tener sobre el comportamiento del material. Esto difiere a los métodos actuales porque no es posible modificar o afinar, por ejemplo, las propiedades o comportamientos de un solo átomo.

El desarrollo de los nanocristales es un proyecto de la universidad de Chicago, liderado por el Profesor David Mazziotti y sus colaboradores Greg Engel y Dmitri Talapin. La importancia de esta investigación radica en crear un proceso de diseño de materiales nuevos que nace desde el control de las interacciones moleculares entre los enlaces entre átomos.  La posibilidad de generar grandes avances en la producción de materiales para solventar los problemas actuales de la energía solar, computación cuántica y materiales tradicionales es enorme.

Shrilk

Otro importante avance en la búsqueda de un producto que reemplace el plástico es el shrilk, un material diseñado por investigadores del Instituto Wyss para la Ingeniería de Inspiración Biológica de la Universidad de Harvard.  

El shrilk es un bio-plástico constituido principalmente por chitosan, un polímero orgánico de suma importancia y abundancia, encontrado en las cáscaras de los crustáceos, alas de mariposas, y hasta en cutículas de los insectos.

Productos hechos con shrilk. Imagen de Harvard Wyss Institute.

Productos hechos con shrilk. Imagen de Harvard Wyss Institute.

El bio-plástcio se fabrica utilizando células de camarones de manera que se preserven las capacidades estructurales del chitosan. Una de las grandes ventajas del shrilk es la capacidad de ser fabricado a una escala masiva de manera económica debido al proceso productivo desarrollado por el director del Instituto Wyss,  Donald E. Ingber.

Podría ser utilizado en contenedores de plástico como botellas, bolsas, empacados, y pañales. Su periodo de descomposición tardaría aproximadamente 2 semanas y funciona de abono para las plantas.

El material tiene un futuro interesante en un mercado con alta demanda y es proveniente de un recurso renovable, por lo que su factibilidad para ser desarrollado de manera comercial es alta.

Espuma de hongos

 

Otro tipo de bio-material que ha surgido en los últimos años es la espuma de hongos.  Este material puede sustituir el empacado de productos hechos a base de plástico, el poliestireno expandido (estereofón y al mismo tiempo, ser biodegradable y resistir tanto al fuego como al calor.

La empresa Ecovative Design es una de las empresas líderes a nivel mundial en el desarrollo y producción de materiales biodegradables para el consumo humano. La espuma de hongos consiste en cultivar el micelio, una estructura interna del tejido vegetativo de los hongos para poder aglomerar subproductos agrícolas.

Es decir, se utiliza una impresora 3D para crear un “esqueleto” a base de algún producto agrícola (como almidón de papa). Una vez impreso el esqueleto, se cultiva el micelio del hongo para crear una estructura sólida. Por último, se deja secar para detener el crecimiento y finalizar el proceso productivo del producto.

La espuma de hongo tiene una larga vida útil similar a la de la madera de ser mantenido en condiciones secas, de lo contrario se descompondrá en semanas. No solo se planea utilizar en una sola aplicación, también se han utilizado para hacer bancos, sillas, y en una variedad de diferentes productos.

Dentro de las ventajas para la espuma de hongos es su vasta gama de aplicaciones y la capacidad producción masiva, como ya hemos empezado a evidenciar en otros países del mundo, además de la capacidad de resistir el fuego y que se puede hacer repelente al agua, características que permiten que compita contra el plástico.


 

Imagen de portada tomada de DesignMarch.

Share This: