Los plásticos de alta tecnología de hoy

Es una obviedad: mangueras y conectores de plástico para el laboratorio. (Imagen: MCH Messe Schweiz (Basel) AG)

Es una obviedad: mangueras y conectores de plástico para el laboratorio. (Imagen: MCH Messe Schweiz (Basel) AG)

Incluso para las pipetas de vidrio clásicas — aquí con ayuda práctica para la pipeteo — existen alternativas: no son muy comunes, pero en el laboratorio a veces son una opción robusta, inerte y menos frágil: pipetas completas y pipetas medidoras de plástico. (Imagen: MCH Messe Schweiz (Basel) AG)

Es complicado: Numerosos imágenes de calles llenas han elevado a los plásticos a un enemigo peligroso para una parte significativa de la población. Sin embargo, esta es solo una forma de verlo. Porque los plásticos no solo ofrecen una amplia gama de propiedades y aplicaciones, sino que también se pueden reciclar en gran medida, y esto en la práctica empresarial real.

La visión apunta hacia materiales «verdes»: los plásticos de alta tecnología actuales capturan CO2 en textiles respetuosos con el medio ambiente o aumentan la capacidad de rendimiento de las turbinas eólicas. Las aplicaciones médicas están actualmente especialmente en foco: por ejemplo, mascarillas higiénicas de polipropileno (máscaras FFP), ropa de protección recubierta de plástico o componentes de jeringas, mangueras y equipos de ventilación.

Sin embargo, lo decisivo será aprovechar la mayor proporción posible de residuos plásticos como materia prima secundaria. No en vano, BASF ya invirtió hace un año y medio en los especialistas noruegos en pirólisis y limpieza de materias primas, Quantafuel, para reciclar residuos plásticos mezclados.

Material reutilizado – tan bueno como el original

Una idea prometedora para el futuro es el uso de steamcrackers para el reciclaje de plásticos. En estas instalaciones bien conocidas, en lugar de petróleo y gas, podrían utilizarse residuos plásticos recolectados y clasificados como materias primas, junto con materiales antiguos de origen biológico (por ejemplo, papel, madera y ropa). Ya en el laboratorio, se están produciendo materiales para impresión 3D a partir de papel reciclado y cáscaras de naranja.

Para el uso a gran escala de steamcrackers reciclados, una temperatura controlada con destreza conduce al éxito (por ejemplo, 850 °C, con una tasa de calentamiento específica para cada materia prima). Los plásticos recuperados pueden incluso tener la misma calidad que los plásticos originales recolectados.

Un control de temperatura hábil también permite una fabricación más flexible de envases de plástico. En este proceso, se controlan con mucha precisión pequeños elementos calefactores basados en tecnología cerámica de capa gruesa, para calentar de manera definida y local las películas plásticas.

Calentar con precisión y ahorrar plástico

En concreto, en la superficie de un sustrato cerámico de aproximadamente 1 milímetro de grosor, hay bobinas de calefacción en forma de píxeles o anillos. Estas transmiten su calor al entrar en contacto físico con una masa de molde de plástico. En una versión estándar moderna, los módulos de calefacción de 40x40 mm tienen 64 píxeles de tamaño 5x5 mm, dispuestos en un cuadrado de 8x8 píxeles («cera2heat», Watttron, Freital).

La producción en serie de este sistema de matriz de bajo consumo energético y alta regulación dinámica está prevista para 2021. La novedad: la distribución del grosor de la pared de una pieza moldeada (por ejemplo, un vaso de yogur) será más homogénea, y se podrá usar una película de plástico más delgada para el mismo producto final (ahorro del 10 al 30 % en material y costos).

En una segunda versión («cera2seal»), se pueden sellar envases para productos térmicamente sensibles sin afectar al producto (por ejemplo, chocolate). Actualmente, este método despierta un interés especial en las bolsas con boquilla. Entre otras cosas, ahora se pueden fabricar por primera vez estas «bolsas con vertedor» con material monomaterial (por ejemplo, para transfusiones de sangre y aplicaciones farmacéuticas).

El método de matriz («cera2heat») puede producir envases de blíster para la industria farmacéutica de manera más sencilla y rápida que con los métodos tradicionales de estampado y alto uso de materiales. Incluso podrían fabricarse en una sola operación envases con formas muy irregulares. En electrónica, este método de control de temperatura se usa para transformar circuitos impresos en dos dimensiones en geometrías tridimensionales estables.

Tecnología inteligente en salas limpias: el flujo de aire en el centro de atención

La recubrimiento de películas plásticas con capas funcionales juega un papel fundamental, especialmente en la energía fotovoltaica.

Por ejemplo, esto funciona así: las sustancias funcionales se disuelven y la mezcla líquida resultante se prepara en un baño. Las películas pasan por este baño, donde las sustancias funcionales se entrelazan rápidamente y permanecen adheridas al material portador. Al mismo tiempo, el solvente se evapora. En algunos casos (y en aplicaciones reales), estas sustancias pueden ser extremadamente dañinas para la salud y muy desagradables al inhalarlas. Por eso, el solvente debe ser extraído mediante aspiración.

Para un proceso así, se requiere tecnología adecuada en salas limpias, en este caso, usando un minientorno. En el ejemplo presentado, se eligió (contrariamente a la especificación funcional original) un flujo de aire horizontal en lugar de vertical, adaptado a la geometría de la película. Además, se implementó un control de flujo regulado por presión; esto, junto con la extracción en la zona crítica del proceso de recubrimiento de la película en el minientorno, garantiza una diferencia de presión definida con respecto al entorno de ± 0 Pa.

Sanación oceánica biológica

Así, los plásticos ya son efectivos hoy en día y mejoran con cada innovación en materiales y procesos.

En la eliminación de residuos plásticos, idealmente, pequeños seres vivos podrían ayudarnos. Por ejemplo, se sabe que una especie de polilla puede digerir polietileno con la ayuda de bacterias que comen plástico.

Incluso la eliminación del plástico que ya ha llegado a los mares parece ahora posible. En el futuro, las plantas de tratamiento de plástico con algas modificadas genéticamente, como Phaeodactylum tricornutum, podrían ser útiles. En estos organismos marinos, se introduce la instrucción de fabricación para la enzima conocida por descomponer plástico, PTEase, que proviene de otro microorganismo: Ideonella sakaiensis. Sin embargo, dado que Ideonella no prospera en agua salada, se recurre al uso de la diatomea. En particular, este método sería adecuado para partículas muy pequeñas (palabra clave: nanoplástico).

La gama completa de tendencias presentadas aquí, relacionadas con plásticos innovadores y los procesos para su producción y procesamiento, será vista por los visitantes en la Ilmac de Basilea de este año.