Aceites Vegetales Y Sus Alcances

El proceso general de elaboración de la espuma de Poliuretano, también conocida como poliuretano flexible, incluye el uso de materiales petroquímicos como el poliol. Por lo anterior, el reto para muchos científicos actualmente, es encontrar materiales capaces de realizar el mismo proceso, pero que a su vez, sean amigables con el medio ambiente. En adición a lo expuesto, y debido a las características, y múltiples aplicaciones de la espuma de Poliuretano, investigadores alrededor del mundo han empezado a buscar alternativas que permitan sustituir los materiales petroquímicos necesarios para su fabricación, y han encontrado entre sus respuestas, los aceites vegetales.

Actualmente, el poliuretano es uno de los plásticos más versátiles en la industria de los polímeros; además, su naturaleza química le permite ser fácilmente adaptado a cualquier forma, lo cual permite satisfacer las necesidades del consumidor final. Para lograr la obtención de esta macromolécula, establece el Concilio Americano de Química (ACC), es necesario que se lleve a cabo un proceso de polimerización por adición, en el que se sintetiza un grupo hidroxilo, proveniente de un poliol, y un grupo isocianato. El proceso anteriormente descrito, puede ser observado de manera gráfica en la Figura 1.

Figura 1. Síntesis de Poliuretano (PU)

Fuente: Nohra, B., Candy, L., Blanco, J-F., Guerin, C., Raoul, Y. Y Mouloungui, Z. (2013) Petrochemical Polyurethanes to Biobased Polyhydroxyurethanes. Macromolecules, 46, 3771-3792.

De manera general, teniendo en cuenta la densidad, se puede clasificar este polímero en dos grandes grupos: poliuretanos flexibles, también conocido como espumas flexibles, y poliuretanos rígidos. Hoy en día, cerca de tres cuartas partes de los productos de poliuretano se consumen en forma de espumas; ya sea en la industria de la construcción, del vestido o de la fabricación de automóviles y neumáticos. Este polímero ha sido un material práctico y útil, resistente y durable; sin embargo, su característica resistencia a la degradación ambiental y biológica, que en principio constituyó su cualidad más atractiva, ha llegado a generar un impacto ambiental negativo. En condiciones de humedad, el poliuretano puede tardar más de cien años en descomponerse; y alternativas como la incineración no es una buena opción, porque al quemarse produce residuos muy tóxicos y contaminantes, como lo son el monóxido de carbono, óxido de nitrógeno y cianuro de hidrógeno.

En un principio, las espumas de poliuretano empezaron a fabricarse a base de petróquimicos por parte de los alemanes; estas personas se encontraban en guerra, y no tenían fácil acceso a los aceites. Sin embargo, el uso de los aceites no se dejó de lado, y aún hoy en día, sigue usándose; ya sea con el objetivo de reducir el precio de los productos finales, pues el precio del crudo fósil ha aumentado, ó bien sea por reducir el impacto ambiental que este genera en la sociedad y el mundo entero.

Entre algunos ejemplos de esfuerzos utilizados para la fabricación de polioles que no tengan un gran impacto ambiental negativo, se tiene el sorbitol; este elemento es parecido a la dextrosa, y se emplea todavía como una fuente e iniciador en la fabricación de alcohol para los polioles. Sin embargo, presenta bajo peso molecular, y por tal razón el nuevo centro de atención son los aceites vegetales y sus derivados. Además de sus mejores propiedades, presentan un menor costo que ayuda a mejorar el producto final.

En la industria de los polímeros, se han realizado investigaciones sobre el aceite a base de soya. Investigadores de la Universidad Nacional (UNAL), lograron obtener el poliol, después de hacer reaccionar aceite de soya junto con un catalizador (ácido sulfúrico) y un agente oxidante (una mezcla de ácido acético y peróxido de hidrógeno) que, in situ, formaron ácido peracético. La fase homogenea que se obtuvo, se agitó durante dos horas y media, a una temperatura de 80 OC y obtuvieron de esta manera, una sustancia denominada epoxido. Posteriormente, esta sustancia se hizo reaccionar con ácido sulfúrico (catalizador) y un alcohol (etanol o etilenglicol), para obtener finalmente el poliol (compuesto con muchos grupos OH que definen la función alcohol).

Para el caso de las espumas flexibles, el poliol debe tener una funcionalidad de 3 y un peso molecular de 3000-6000 g/mol, lo cual corresponde a un número hidroxilo de 56-28 mg KOH/g. Si ha de usarse aceites vegetales, es necesario que ellos contengan más de 2.5 grupos OH/molécula; y para esto, el único aceite vegeta que puede ser usado directamente, es el aceite de castor no comestible (2.7 OH/triglicérido). El poliuretano resultante presenta una estructura uniforme y por consiguiente,

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