Productos innovadores a partir de arcillas nacionales

Vera Alvarez, investigadora independiente del CONICET en el Instituto Nacional de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales (INTEMA, CONICET-UNMDP) dirige desde mayo de 2012 un proyecto de investigación y desarrollo que involucra un consorcio de entidades públicas y privadas, cuyo objetivo es el desarrollo de productos innovadores a partir de materiales de matriz plástica modificados con nanoarcillas –nano partículas de arcilla- de origen nacional. Los productos finales a desarrollar son unas espumas de polietileno, útiles para armar envases térmicos para el traslado y conservación de productos farmacéuticos, y tubos plásticos para la conducción de petróleo.

Forman parte del Consorcio Asociativo Publico Privado (CAPP), dos entidades públicas, el CONICET y la Universidad Nacional de Mar del Plata (UNMDP); cuatro empresas privadas, GIHON (Laboratorios Químicos SRL), Albano Cozzuol, Acsur, y Electroquímica DEM; e YPF –cuyo paquete accionario pertenece en un 51 por ciento al Estado y a las provincias argentinas y en un 49 por ciento a capitales privado. El proyecto está subsidiado por el Fondo Argentino Sectorial (FONARSEC) de la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva.

“La idea del consorcio en sí era poder desarrollar productos innovadores a partir de un recurso natural, económico y abundante en nuestro país como las arcillas que se extraen, por ejemplo, de los suelos de Mendoza, Neuquén y San Juan. Con este proyecto se busca darle valor agregado a este recurso al dispersarlo, una vez modificado, en polímeros plásticos con el propósito de generar materiales compuestos que sirvan para desarrollar productos novedosos para diferentes aplicaciones”, explica Vera Alvarez.

Los plásticos son polímeros sintéticos, macromoléculas compuestas por la unión de moléculas más pequeñas denominadas monómeros que se obtienen de manera artificial. Su modificación a través del agregado de nanoarcillas mejora algunas de sus propiedades como son la rigidez, la resistencia al fuego y a la abrasión -desgaste provocado por el rozamiento- o la disminución de la permeabilidad.

Las arcillas, tal como se extraen del suelo, para ser compatibles con la mayoría los polímeros o plásticos a los que se busca aplicar deben ser modificadas químicamente. “Nosotros los que hicimos fue ampliar el rango de posibles modificaciones respecto de las que se consiguen en el mercado, buscando diferentes características para las nanoarcillas que queríamos obtener como que tuvieran mayor estabilidad térmica, menor costo o fueran más amigables con el medio ambiente u otras características. En función de la aplicación final diseñábamos la modificación más adecuada”, comenta la investigadora.

Aplicaciones en la industria farmacéutica y en la del petróleo

Los productos finales que el emprendimiento busca desarrollar ofrecen algunas ventajas respecto de aquellos cuyo uso vendrían a reemplazar. “Las cajas térmicas en base a una espuma de polietileno modificado por nanoarcillas reemplazarían a los envases de telgopor –poliestireno expandido-, cuyo proceso de fabricación es mucho más toxico para el ambiente y de carácter no reciclable. Además, se optimizarían los costos de almacenamiento dado que estas espumas, a diferencia de las cajas de telgopor que vienen pre-hechas y son de un tamaño bastante grande, permitirían tener planchas y hacer el doblado en el momento del embalaje”, explica la investigadora.

Los tubos usados para la conducción de petróleo eran de acero pero debido a que se corroían se han ido remplazando por otros hechos de una resina polimérica reforzada con fibras. El problema fue que cuando se modificaron las condiciones de operación en los pozos de petróleo en nuestro país, donde ya los pozos tenían poco cantidad y hubo que comenzar a inyectar agua a muy alta temperatura para poder extraer baja cantidad, este fluido –conformado por agua muy caliente y poco petróleo- empezó a producir la degradación de este material plástico reforzado con fibras.

“Lo que hace la arcilla es, justamente, retrasar esa degradación y mejorar la performance bajo estas nuevas condiciones de servicio. Lo que se hizo fue desarrollar tubulares que tuvieran mayor vida útil para las condiciones en las que se opera actualmente”, cuenta Alvarez.

A los largo del proyecto las empresas que conforman el consorcio aportaron sus conocimientos y experiencia en los diferentes campos de especialización. GIHON en la modificación de las arcillas; Cozzuol, Acsur y DEM en la dispersión de las nanoarcillas en las matrices poliméricas. Por su parte, DEM formó parte además del desarrollo y la evaluación de las cajas térmicas, mientras YPF lo hizo en el desarrollo de los tubulares. Además del subsidio FONARSEC cada uno de los integrantes aportó recursos para poder llevar adelante el proyecto.

GIHON tuvo a cargo el desarrollo de los modificadores y el escalado de las arcillas modificadas, área en el que ya contaban con experiencia previa. “Tanto el escalado de los procesos de laboratorio como su optimización se realizaron en esa empresa, que también contribuyó en etapas posteriores del proyecto, relacionadas con el desarrollo de los prototipos”, señala Alvarez.

“Acá se conformó un grupo interdisciplinario con intercambios y trabajos semanales del consorcio. A medida que se avanzaba en el proyecto con cada una de las partes que integraba esa etapa se discutían los resultados parciales y los pasos a seguir y se hacían reevaluaciones en forma continua. La idea es que el proyecto continúe después de mayo cuando culmina formalmente”, sintetiza la investigadora.