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Industria química

Duro al caer

Braskem produce resinas con nanotecnología que resultan en plásticos más resistentes

Un plástico más rígido y resistente a impactos estará pronto disponible para construir paneles y paragolpes de automóviles, gabinetes de equipos electrónicos, envases y una infinidad de utensilios domésticos. La materia prima para la producción de estas piezas es un nuevo tipo de polipropileno (PP) que se halla en etapa piloto de fabricación en Braskem, un gigante de la industria petroquímica del país. La diferencia de la nueva resina polimérica con las disponibles en el mercado es que ella posee estructura nanométrica y el resultado es una mayor resistencia a impactos o fracturas. Utilizando recursos nanotecnológicos, una nueva área multidisciplinaria que se aboca a la producción de estructuras de tamaño nanométrico, medidas que aluden a 1 milímetro dividido un millón de veces, la empresa obtuvo ese nuevo material por medio de una sociedad con el Instituto de Química de la Universidad Federal de Río Grande do Sul (UFRGS). “Utilizamos un tipo de arcilla de tamaño nanométrico, que se dispersa y se une con las moléculas del polipropileno confiriéndole mayor rigidez al producto final”, dice la profesora Raquel Santos Mauler, coordinadora de la investigación.

La arcilla utilizada está formada por minerales, denominados betonitas y montmorilonitas, dispuestos en capas. En el proceso desarrollado por los investigadores de la UFRGS y de la empresa, las hojas amontonadas de arcilla se dispersan, en espesores de 1 nanómetro, por el polipropileno, fijándose en las moléculas de resina y formando un material denominado nanocompuesto. “El nuevo material mejora el producto final, otorgándole un 30% más de rigidez y cuatro veces más resistencia al impacto”, dice el gerente de nanotecnología de Braskem, Manoel Lisboa da Silva Neto, quien trabaja junto con un grupo de ocho investigadores, siendo cuatro de ellos doctores, y cuatro técnicos dedicados a esa rama en el Centro de Tecnología e Innovación de la empresa en la ciudad de Triunfo, cercana a Porto Alegre. Ellos forman parte de un grupo de 170 personas que actúan en el mismo centro.

El primer producto en ser probado con la resina nanocompuesta fue la estructura externa de una botella térmica producida por la empresa Termolar, también de Porto Alegre. “Los resultados fueron muy buenos” dice silva Neto. También se produjeron baldes de 10 litros en los que se comprobó una mayor resistencia. “Compartimos la resina con otros fabricantes de productos plásticos, pero aún no podemos decirlo porque representan acuerdos de confidencialidad”, dice la investigadora de Braskem, Susana Liberman. “Con las características mejoradas del polipropileno se amplían los usos de esa resina, como en la sustitución de otro polímero de costo mayor, el acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), utilizado en la estructura de gabinetes para electrónica o lavarropas.”

Nanopatentes
La apuesta a la nanotecnología como factor de impulso para la innovación comenzó en la empresa en 2003. “Una de nuestras funciones es la de seguir de cerca lo que sucede en el mundo, en el área de las resinas plásticas. En 2002 detectábamos las nuevas tendencias de las resinas, principalmente en relación al polipropileno. Al año siguiente realizamos un convenio con la UFRGS y, en 2005, depositamos la primera patente sobre el nanocompuesto, y en diciembre de 2006 fue el turno de la cuarta patente, una de ellas en el exterior”, explica Susana. “Manteníamos una estrecha relación con Braskem, que contaba con futuros másteres y doctores en nuestro instituto. Mediante esa interacción, ellos acabaron conociendo que nosotros trabajábamos con nanocompuestos, aunque aún con otros polímeros”, dice la profesora Raquel.

El sistema de incorporación de arcilla al polipropileno también está dando resultado con el polietileno (PE), otra resina polimérica igualmente utilizada en utensilios domésticos, equipos electrónicos y piezas de automóvil. Por el contrario del PP, en el cual la arcilla se agrega luego de estar el material listo y diluido, la producción del PE conformando nanocompuestos sucede durante el proceso mismo de polimerización. “Desarrollamos un proceso en el que producimos el PE con etileno, arcilla, y un catalizador (sustancia que acelera la reacción química), dentro de un reactor de polimerización”, dice Osvaldo de Lázaro Casgrande Júnior, investigador de la UFRGS.

El proceso de producción del polietileno se realiza a escala de laboratorio y aún no fue probado en productos finales, listos para el consumo. La mayor resistencia mecánica podrá mejorar el tanque de combustible de los automóviles y sustituir algunas piezas y engranajes, tornándolos además, más livianos. Para Casagrande, el PE más rígido podrá alcanzar usos más nobles como la sustitución del titanio en prótesis, reduciendo su costo, además de usos más específicos como el revestimiento de contenedores, que transportan tierra y piedras, y coberturas de cargadores de puerto, en el amarradero de los barcos.

La empresa invirtió 5 millones de reales en el desarrollo de nueva tecnología y prevé que al iniciarse las ventas, los precios oscilen en alrededor de un 30% mayores que la resina tradicional. Los principales consumidores son las industrias de transformación de plásticos. En 2007, Braskem espera producir 10 mil toneladas de PP con nanocompuesto, volumen que deberá duplicarse cada seis meses hasta alcanzar las 100 mil toneladas anuales, volumen considerado por la empresa como número potencial para esas resinas. La empresa produce actualmente 1,3 millones de toneladas anuales de polipropileno y polietileno y es líder de ese sector en América Latina.

Arcilla brasileña
Uno de los ítems que la empresa deberá resolver durante los próximos años es la factibilidad de lograr una arcilla nacional, porque la utilizada hasta ahora es importada. Existen posibilidades de una mina de esos minerales en el estado de Paraíba, como así también estudios referidos a arcillas nacionales en estado de desarrollo por parte del Centro Multidisciplinario para el Desarrollo de Materiales Cerámicos (CMDMC), coordinado por el profesor Elson Longo, de la Universidad Estadual Paulista (Unesp), de Araquara. Colaboraciones de ese centro y de otros grupos de la UFRGS, además del coordinado por la profesora Raquel, y de Embrapa Instrumentación Agropecuaria, de São Carlos, fortalecen la intención de la Braskem por invertir en estudios con nanotecnología.

Luego de los buenos resultados tecnológicos con los nuevos productos, la empresa investiga la adopción de otros nanocompuestos en un tipo distinto de polímero, el poli cloruro de vinilo (PVC), también para mejorar su resistencia. Otra línea de investigación es la que apunta a adicionar nanotubos de carbono al polipropileno. Esos nanotubos son hojas enrolladas de carbono con un espesor de un átomo, que presentan alta resistencia a la rotura, aún mayor que la del acero. Éstas también pueden contener, por ejemplo, enzimas en su interior, e indicar, en el caso de los envases de alimentos, lo que se encuentra dentro de ellos y si hubiera alteraciones en la consistencia o validez del producto. “Es una línea de embalajes inteligentes que aún necesitan de muchos tests y verificación de viabilidad económica”, dice Susana.

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