La mayoría de las personas es consciente de que los residuos plásticos son un problema. Casi todos los tipos de plásticos que utilizamos en nuestra vida cotidiana provienen de fuentes fósiles. Cuando terminan en el medio ambiente, causan contaminación durante generaciones. Cuando se incineran en plantas de incineración de residuos, liberan CO₂ que contribuye al calentamiento climático a la atmósfera. Por ello, el reciclaje es la mejor opción: los plásticos usados proporcionan la materia prima para fabricar nuevos plásticos, cerrando el ciclo.

Sin embargo, no todos los plásticos pueden reciclarse. Lo que ya es una práctica estándar para el PET, por ejemplo, resulta prácticamente imposible en el caso de la resina epoxi. Esto se debe a que el epoxi pertenece al grupo de los llamados termoestables. En estos polímeros, las largas cadenas moleculares están reticuladas de tal manera que no pueden volver a fundirse tras el curado inicial.

“Hoy en día, solo tenemos dos opciones para la disposición de la resina epoxi: la incineración o los vertederos”, afirma Arvindh Sekar, investigador de Empa en el laboratorio de Fibras Avanzadas de San Galo.

No obstante, este plástico duradero se utiliza ampliamente, tanto en su forma pura —por ejemplo, en recubrimientos o adhesivos— como como parte de materiales reforzados con fibras, donde la resina epóxica se combina con fibras de carbono o de vidrio para aplicaciones que van desde componentes de aeronaves y automóviles hasta equipamiento deportivo y aerogeneradores.

Ahora, el equipo de Empa ha logrado desarrollar una resina epóxica reciclable. Su polímero no solo puede recuperarse mediante diversos métodos, sino que además es retardante a la llama y fácil de fabricar, lo que abre el camino a aplicaciones industriales.

Todo está en la química

El elemento que hace posibles todas estas propiedades es el fósforo.

“Los aditivos a base de fósforo se utilizan habitualmente como retardantes de llama”, explica Sekar. “Normalmente, simplemente se mezclan en la resina epóxica en forma de polvo”.

Los investigadores de Empa van un paso más allá y añaden a la resina, antes del curado, un polímero que contiene fósforo y que reacciona con el epoxi. De este modo, se conserva el efecto retardante de llama del fósforo, así como las propiedades mecánicas ventajosas de la resina.

Sin embargo, el polímero con fósforo permite que los enlaces cruzados entre las cadenas poliméricas de la resina epóxica curada se reorganicen cuando se aplica calor. Tras su uso, el material puede simplemente triturarse hasta obtener un polvo y prensarse nuevamente en una nueva forma bajo calentamiento, lo que provoca la reorganización de los enlaces. Este proceso se conoce como reciclaje termomecánico.

“Hemos realizado diez ciclos de reciclaje de este tipo, y la resina epóxica no ha perdido ninguna resistencia mecánica significativa durante el proceso”, afirma Sekar.

Pero ¿qué ocurre cuando la resina epóxica forma parte de un material compuesto mezclado con fibras y no puede triturarse fácilmente? Incluso en este caso, el nuevo material presenta una ventaja, ya que, además del reciclaje termomecánico, también puede disolverse químicamente, lo que permite la recuperación de las fibras sin daños significativos, un paso que hasta ahora era prácticamente imposible.

“Además de las fibras, también podemos recuperar más del 90 % de la resina epóxica y del fósforo”, añade Sekar.

No obstante, a diferencia del reciclaje termomecánico, el reciclaje químico requiere una gran cantidad de energía y volúmenes mayores de disolventes, advierte el investigador, al igual que ocurre con el reciclaje químico de otros polímeros.

“El reciclaje químico siempre debería ser el último recurso. Siempre que sea posible, es preferible el reciclaje termomecánico”, señala. Sin embargo, para las resinas epóxicas reforzadas con fibras, actualmente no existe una alternativa viable.

Listo para la industria

Los investigadores de Empa llevan varios años trabajando en esta resina epóxica. Ahora han mejorado el proceso de fabricación de modo que pueda escalarse para la producción industrial.

“Estamos buscando socios industriales interesados en comercializar esta resina epóxica reciclable y retardante de llama”, afirma Sekar.

Las primeras áreas de aplicación podrían incluir recubrimientos tanto para interiores como para exteriores. En este ámbito, el material ofrece ventajas adicionales: gracias a la incorporación de fósforo, presenta una mayor estabilidad del color y un menor amarillamiento en comparación con las resinas epóxicas convencionales.

Otra posible aplicación es su uso como adhesivo en la construcción de aerogeneradores.

“Los aerogeneradores son vulnerables a incidentes de incendio, ya que los cortocircuitos o las descargas de rayos pueden provocar fuegos”, explica Sekar. “Además de mejorar la seguridad contra incendios, nuestro material facilitaría el mantenimiento y la sustitución de componentes, ya que puede remodelarse bajo las condiciones adecuadas incluso después del curado”.

Mientras tanto, los investigadores continúan trabajando en la combinación del aditivo de fósforo con otros polímeros para hacerlos también ignífugos y reciclables.

Información tomada de comunicado de prensa la sección de “Chemistry/Polymers” en Phys Org.