Fibra de plátano y cascarilla de arroz son algunos de los residuos utilizados en sus desarrollos por un grupo de investigación de la Universidad de Los Andes.

Foto: Universidad de los Andes / Alicia Porras

Investigadores de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad de los Andes, guiados por la doctora en Ingeniería, Alicia Porras, transformaron fibras naturales con residuos industriales poliméricos generados del proceso de reciclaje de la chatarra.

El trabajo fue puesto en práctica en la empresa Diaco S.A., en donde mejoraron las propiedades mecánicas de matriz plástica de polímero reciclado al incorporarle fibras naturales, específicamente se mejoró el módulo de Young a tensión en 49%, a flexión en 87% y la absorción de energía en 77%.

Según la investigación de la Universidad de los Andes, las fibras naturales son cada vez más interesantes para el desarrollo de productos verdes dado las ventajas ambientales, técnicas y económicas que ofrecen tales como: bajo costo, buenas propiedades mecánicas específicas, baja densidad, buenas propiedades como aislante térmico y acústico, alta disponibilidad, carácter renovable y biodegradable.

El grupo de investigación también participó en Colciencias - Convocatoria 642, diseñando un prototipo funcional de producto laminado fabricado con un material compuesto desarrollado con una fibra natural colombiana y una resina biodegradable.

La cual fue patentada de la siguiente manera: Material compuesto biodegradable de fibra natural de Manicaria saccifera y ácido poli-láctico, y su método de fabricación. Superintendencia de industria y comercio. (Código 15290268). Porras A, Hernandez C, Maranon A.

Foto: Universidad de los Andes / Alicia Porras

Sin embargo, los retos de trabajar con fibras naturales, de acuerdo con el grupo liderado por Alicias Porras, son: la estandarización del proceso de extracción para lograr una alta calidad y homogeneidad de la fibra y la implementación de tratamientos de modificación superficial de la fibra que permitan mejorar la adhesión con diferentes matrices poliméricas y así lograr un buen desempeño mecánico y físico del material y en consecuencia del producto.

Las fibras naturales y residuos agroindustriales colombianos utilizadas en los procesos son: fibra de plátano, fibra de bagazo de caña, fibra de palma africana, fibra de chambira, fibra de palma Manicaria, cascarilla de arroz, entre otros.

En la empresa Econciencia S.A.S, desarrollaron el proyecto de investigación para mejorar el comportamiento mecánico, en términos de resistencia a la compresión o flexión, de un producto de material compuesto de madera plástica.

Se ejecutó una nueva formulación a nivel industrial de polímeros reciclados logrando una mejora significativa del producto en las propiedades de esfuerzo y módulo de elasticidad a flexión en 29% y 48%, respectivamente.

Al igual, las propiedades de esfuerzo y módulo de elasticidad a compresión se mejoraron en 24% y 37%, respectivamente. Finalmente, se generó una ficha técnica del producto mejorado que contenía su caracterización física, mecánica, química y térmica.

En las últimas décadas, los desarrollos de productos verdes a partir de fibras naturales utilizan principalmente matrices poliméricas termoestables que proviene de fuentes petroquímicas y son no reciclables, lo que disminuye el carácter amigable de los productos desarrollados.

Por tanto, recientemente se ha incentivado la investigación, desarrollo e implementación de matrices termoplásticas biodegradables sintetizados a partir de fuentes renovables y/o implementación de polímeros reciclados termoplástico, para el diseño de productos más amigables con el medio ambiente.

Grupo de Investigación de Alicia Porras / Foto: Universidad de los Andes

Así mismo, para la empresa Industria Militar Colombiana (INDUMIL), desarrollaron nuevos materiales aplicados a textiles balísticos convencionales, para mejorar los sistemas de absorción y disipación de energía frente a fenómenos de impacto balístico y desarrollar nuevos productos para la protección personal contra el impacto de proyectiles.

Patentando el producto como: Placa de protección balística para chalecos antibalas personales en material compuesto. Superintendencia de Industria y Comercio. (Código 1150701). Ayala C, Maranon A, Quijano O, Mateus L, Casas J, Hernandez C, Porras A, Polanco A, Herran F, Otalora D, Llanos J, Perez L, Rueda M, Montaño D, Celemin A.

Los materiales compuestos verdes están siendo adoptados en varias aplicaciones industriales debido a su carácter ecológico que permite cumplir con requisitos de regulación medioambiental o exigencias de nuevos mercados como la industria automotriz (paneles de puertas), de construcción (paneles acústicos), empaques y embalaje (contenedores), dispositivos electrónicos (carcasas), implementos deportivos (tablas de patinaje), entre otros.

Foto: Universidad de los Andes

La ingeniería aplicada al ámbito social

Así mismo, con el propósito de contribuir al mejoramiento de las condiciones de vida de la población con algún tipo de discapacidad, en especial la que ha sido víctima de violencia, nació a finales de 2018 el proyecto ‘Manufactura aditiva sostenible para la paz en Colombia – 3DP4PEACE’.

Esta iniciativa fue desarrollada en cooperación con la École polytechnique fédérale de Lausanne, EPFL, (Escuela politécnica federal de Lausana) de Suiza, y el Instituto Omnis, que apoya a líderes sociales en la construcción de proyectos de paz inclusivos.

El proyecto busca desarrollar nuevos filamentos a partir de materiales reciclados en combinación con fibras naturales y/o residuos agroindustriales colombianos, que posteriormente serán utilizados para el diseño y manufactura de dispositivos impresos en 3D, que ayuden a mejorar las capacidades funcionales de esta población, facilitando su accesibilidad e inclusión, bajo el concepto conocido como tecnología de asistencia.

“Hemos trabajado con fibras naturales colombianas provenientes de palma de Manicaria, palma de Cumare, planta del plátano y caña, entre otros. Con la fibra de Manicaria se patentó el desarrollo de un material biodegradable y se está manufacturando filamento para impresión 3D a nivel laboratorio; esta experiencia ha contribuido significativamente a la investigación 3DP4PEACE, que además de tener un componente de innovación tecnológica, tiene un impacto social ya que permitirá contribuir a mejorar la calidad de vida de personas con discapacidad física”, señaló la profesora Alicia Porras.

Según cuentan en la revista Contacto de la Universidad de los Andes, en la actualidad, la mayoría de los equipos y tecnología de asistencia para la población con discapacidad son inexistentes o difícilmente asequibles; por esta razón, el proyecto busca que la producción de estos dispositivos lleguen directamente a quienes los necesitan por medio de iniciativas que visibilizan, apoyan y enseñan a tratar a personas con esta condición.

Además de su contribución social, el proyecto espera, en el mediano y largo plazo, motivar a otras empresas y entidades a que sigan apoyando esta iniciativa, incentivar la manufactura y comercialización de filamentos reciclados y/o biodegradables, y abrir nuevas oportunidades de mercado en dispositivos para discapacitados que puedan ser asequibles y funcionales a las necesidades de las personas.