Siendo biólogo marino de profesión, pero Doctor en Ingeniería Química y Ciencia de Materiales, el investigador del Programa Institucional de Fomento a la Investigación, Desarrollo e Innovación (PIDi), Dr. Rodrigo Araya Hermosilla, ha decidido enfocar sus esfuerzos en lograr un material que sea compatible con la fauna marina, evitando así daños al ecosistema y a la fauna local.

El investigador cuenta que durante su tesis de pregrado tuvo el primer acercamiento a materiales poliméricos “con el fin de generar sensores que pudieran detectar metales pesados en agua, desde allí comencé a especializarme en esta área, terminada mi tesis, obtuve una beca Chile y me fui a Holanda a realizar un doctorado, en que mi tesis estuvo vinculada al área de materiales, específicamente a los termoplásticos y resinas poliméricas termoestables”.

Araya explica que estos son materiales que comúnmente no se pueden reciclar, como por ejemplo el plástico de la pantalla de un computador, ya que una vez que cumple su vida útil va a un vertedero “y la única forma que se tiene para recuperar la energía de ellos es incinerándolos o moliéndolos a tamaños muy pequeños y utilizarlos como rellenos para otros materiales, entonces mi tesis de doctorado estuvo principalmente enfocada en transformar estos materiales para que sí se puedan reciclar, tal cual se reciclan los termoplásticos”.

Considerando la alta contaminación que existe, a nivel mundial, por el plástico, el investigador apunta a que este Fondecyt Postdoctorado 3170352, “prolongue la vida útil de materiales que, en su origen, no se pueden reciclar, la idea es transformar estos materiales de tal manera que sean termoestables, es decir, puedan soportar altas temperaturas, además de la acción de solventes orgánicos y ácidos, pero que a la vez el material al ser termoestable se comporte como un material termoplástico, es decir, como la típica bolsa del supermercado que se funde con calor y la puedes volver a moldear para su reutilización, eso no ocurría antes con estos materiales, entonces esa es la innovación”.

Actualmente Rodrigo Araya y su equipo lleva un año y medio de investigación y señala que “la innovación que planteo es que nosotros mezclamos estos materiales termoestables – reciclables – con nanotubos de carbono, que son estructuras de tamaño nanométrico, que tiene unas propiedades mecánicas impresionantes es, hasta ahora, el material más duro compuesto de una estructura de carbono que existe en el mundo y que ha sido producido por el hombre”.

Los nanotubos de carbono, además, “pueden conducir electricidad, lamentablemente estas son estructuras que si las manipulas son un polvo, entonces darle aplicación a esto es muy difícil. La idea de este proyecto es mezclarlos con estos materiales plásticos termoestables, generando un material con altas propiedades mecánicas, resistente a la acción de solventes y reciclable, es un súper material”, indica Araya.

Además, agrega que también se obtiene un material con conductividad eléctrica y explica “o sea básicamente estás obteniendo un plástico que tiene súper buenas propiedades mecánicas, pero además es un conductor, entonces puede, por ejemplo, ser utilizado como un cable. Además, las propiedades intrínsecas de estos materiales son impresionantes, pues pueden desconectarse y reconectarse debido a la acción de la electricidad, por ejemplo si tenemos una grieta en el material, esta se cierra debido a la conexión del material a un campo eléctrico”.

Debido a esto es que el proyecto recibe el nombre de «Electrically self-healing thermoset nanocomposites based on reversible Diels-Alder and hydrogen bonds», que se traduce como “Materiales Termoestables Auto reparables con Electricidad”. Respecto a los resultados que han ido obteniendo, el investigador señala que “nosotros estamos desarrollando todo el conocimiento fundamental para extrapolarlo a diferentes aplicaciones”.

Respecto al hecho de que se quiera prohibir el uso de bolsas plásticas, Araya dice “creo que hay que educar a la gente, para que lo pueda utilizar correctamente, porque después el material se degrada y puede llegar al mar y ahí se lo están comiendo muchos organismos filtradores, pero yo digo que el plástico no es malo”. Cuenta que, por ejemplo, las bolsas plásticas sustentables existen, pero compiten en un mercado en que el precio del polietileno normal es mucho más barato.

Otro ejemplo que entrega el investigador son las botellas plásticas (Polietileno-Tereftalato, PET), pues asegura que en Chile “tienen muy poca información en su envase, pero en otros países tienen muchos datos con zoom y muy destacados, como la clasificación del plástico, ya que como botella no le hace daño a nadie, pero si se le pone agua caliente el polímero puede sufrir degradación, específicamente se genera ácido tereftálico  que ingresa al sistema metabólico de los organismos y produce una disrupción en el DNA y las personas no saben que el agua caliente está degradando el polímero y eliminando esta sustancia química dañina, lo ideal sería que esto lo entienda un niño en la escuela, si fuese así ya sabrían cómo manipular el plástico y de qué manera utilizarlo”.

El investigador expresa “nosotros desde acá aportamos todo lo que podemos en cuanto al mejor uso de los plásticos y darle nuevas funcionalidades, no solo queremos tener materiales reciclables, sino también que éstos sean conductores de electricidad y que se transformen en productos plásticos con mayor rango de aplicaciones, por ejemplo en electrónica. Es por eso que dentro la línea de investigación global esto se llama “materiales poliméricos multifuncionales”.

“Queremos sentar las bases para la generación de nuevas propuestas con respecto a estos materiales que vayan directamente hacia aplicaciones en acuicultura, entonces por ejemplo yo sé qué le sucede al material en cuanto a propiedades mecánicas, eléctricas, de auto-reparación, pero también sé que son capaces de evitar el biofouling, que es un problema en este rubro, y comienza con el depósito de materia orgánica, asentamiento de bacterias y luego otros animales se alimentan de esta primera capa de biofouling, comenzando a generar peso, en boyas, en redes en suspensión y ese es un problema grave para la correcta flotación de los sistemas. Este problema les hace gastar muchos millones de dólares al año”, explica Araya.

En esta industria la aplicación de esta investigación podría verse en forma de pinturas o de estructuras con ciertas dimensiones o con las características que se requieran, pues que este material tenga “todas estas propiedades -reciclable, firme, auto-reparable-, pero que además evite la presencia del biofouling, implica alargar la vida útil de un producto, con esto bajan los costos económicos, para todos, infinitamente, y también baja la carga de contaminantes al ambiente y con esto se recupera el servicio eco sistémico que brinda el mismo ambiente, entonces se gana por todos lados”, señala Araya.

El proyecto dura tres años, por lo que en el 2020 el investigador y su equipo de trabajo presentarán los resultados más acabados de las posibilidades de aplicación de este material, además asegura de que en caso de que la gente lo vaya a utilizar, ellos deben ser educados sobre su manipulación y forma de reutilización, ya que “si alguien lo destruye y bota al ambiente, claramente va a ser un contaminante. Nosotros creamos estos materiales, no por ganar dinero, queremos publicar nuestros hallazgos científicos que tienen un fin filantrópico, que tiene que ver con el bien que todo ser humano quiere entregar al ambiente y al mundo en general”.

Este material entonces debiera reutilizarse, pues para Araya el concepto de que un material debe “ir de la cuna a la cuna”, es decir, que lo que es creado vuelva a su origen, resulta clave a la hora de pensar en este tipo de investigaciones y reflexiona que “si se trata de un material que necesita ser transformado lo es, pero vuelve a retomar su función”.

El investigador se plantea metas, ambiciosas, pero asegura que “no imposibles”, como poder hacer la síntesis del polímero en Chile, ya que en este momento se realiza en Holanda, razón por la que dice tiene que “tener mucha paciencia, porque hay gente trabajando en el sur de Chile, Santiago y también en Holanda, para poder obtener los resultados que necesitamos para demostrar lo que estamos proponiendo, en términos de caracterización del material debemos movernos en varias sedes y en ese sentido no controlamos los tiempos”.

Investigadores colaboradores:

– Dra. Judit Lisoni: Instituto de Cs. Físicas & Matemáticas, Facultad de Ciencias, Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile.

– Dra. Ranjita Bose, Dr. Patrizio Raffa, Dr. Paolo Pescarmona, Dr. Francesco Picchioni: Faculty of Science and Engineering, Product Technology — Engineering and Technology Institute Groningen, the Netherlands.

– Dr. Albert Poortinga: Department of Mechanical Engineering, Faculty of Science and Eniteit Eindhoven, the Netherlands.

– Dr. Ignacio Moreno Villoslada, Dr. Mario Flores: Laboratorio de Polímeros, Instituto de Ciencias Químicas-Facultad de Ciencias, Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile.

– Dr. Felipe Oyarzún Ampuero: Departamento Ciencia y Tecnología Farmacéutica, Universidad de Chile.

– Dr. Franck Quero: Departamento de Ingeniería Química, Biotecnología y Materiales, Universidad de Chile.

– Dra. Andrea Pucci: Department of Chemistry and Industrial Chemistry, University of Pisa, Italy.

– PhDc: Esteban Araya Hermosilla: Instituto Italiano di Tecnologia, Pontedera, Italy.

Por Carolina Vásquez C.