La fabricaci\u00f3n una pintura de pared sin olor para ambientes que puedan ser utilizados inmediatamente despu\u00e9s de su aplicaci\u00f3n es un objetivo perseguido por las industrias qu\u00edmicas hace alrededor de dos d\u00e9cadas. El producto ser\u00eda \u00fatil en hospitales, escuelas y restaurantes, locales donde es indeseable la presencia de vapores responsables por el olor caracter\u00edstico de las pinturas. La soluci\u00f3n qued\u00f3 m\u00e1s cerca de hacerse realidad con estudios del Centro de Ingenier\u00eda de Sistemas Qu\u00edmicos de la Escuela Polit\u00e9cnica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (Poli\/USP). La investigaci\u00f3n, coordinada por el ingeniero qu\u00edmico Reinaldo Giudici, present\u00f3 resultados satisfactorios y consigui\u00f3 reducir la concentraci\u00f3n de mon\u00f3meros residuales – substancias t\u00f3xicas responsables por la mayor parte del olor de las pinturas – para menos de 100 partes por mill\u00f3n (ppm), o sea, 0,01% o 0,01 gramo de mon\u00f3mero para cada 100 gramos de emulsi\u00f3n polim\u00e9rica, resina que es el principal componente de la pintura. Aunque el olor no haya sido totalmente removido, \u00e9l qued\u00f3 casi imperceptible.<\/p>\n
“Los procesos m\u00e1s eficientes para remoci\u00f3n de olor hoy utilizados comercialmente no consiguen concentraciones menores que 1.000 ppm, diez veces mayor de lo que obtuvimos”, dice el investigador. “Para llegar a ese resultado, prolongamos e intensificamos la reacci\u00f3n qu\u00edmica de polimerizaci\u00f3n, de modo que m\u00e1s mon\u00f3meros react\u00faen y sean transformados en pol\u00edmeros.” Para entender lo que eso quiere decir es preciso, antes, comprender como se realiza el proceso de fabricaci\u00f3n de las pinturas l\u00e1tex, a base de agua (sin solventes), las m\u00e1s utilizadas para pintura de paredes internas y externas. El principal componente de ese producto es una emulsi\u00f3n acuosa constituida por pol\u00edmeros, macromol\u00e9culas formadas a partir de unidades estructurales menores, los mon\u00f3meros. Los mon\u00f3meros m\u00e1s utilizados en las pinturas l\u00e1tex son el acetato de vinilo (que da origen a las pinturas vin\u00edlicas) y el acrilato de butilo (materia prima de las pinturas acr\u00edlicas). Usualmente dos tipos de mon\u00f3mero son polimerizados conjuntamente de modo que se obtengan determinadas propiedades en el pol\u00edmero. Los mon\u00f3meros estireno y butadieno, por su vez, son usados en la fabricaci\u00f3n de un l\u00e1tex empleado en revestimientos de papel cuch\u00e9 – el mismo utilizado en esta revista -, producto que tambi\u00e9n ser\u00e1 beneficiado con la nueva tecnolog\u00eda.<\/p>\n
Para que la polimerizaci\u00f3n ocurra, substancias qu\u00edmicas conocidas como iniciadoras son mezcladas a los mon\u00f3meros y, en una reacci\u00f3n en cadena, esas peque\u00f1as mol\u00e9culas se transforman en macromol\u00e9culas, que son los pol\u00edmeros. El problema es que durante ese proceso, realizado en un reactor a una temperatura media de 60 a 80 grados Celsius, los mon\u00f3meros no reaccionan completamente, restando al final de la polimerizaci\u00f3n una peque\u00f1a cantidad de esos compuestos que permanecen intactos en la emulsi\u00f3n polim\u00e9rica y, despu\u00e9s, en la pintura. Cuando ella es aplicada en la pared, el agua presente en la emulsi\u00f3n se evapora y las part\u00edculas polim\u00e9ricas se unen formando una pel\u00edcula que recubre la superficie. “Por ser sustancias vol\u00e1tiles, los mon\u00f3meros tambi\u00e9n se evaporan, haciendo surgir el olor caracter\u00edstico de las pinturas, en general desagradable. Dependiendo de su naturaleza y concentraci\u00f3n en el aire, pueden tener diferentes niveles de toxicidad”, explica Giudici. “Adem\u00e1s de irritantes de las mucosas de las v\u00edas respiratorias, los mon\u00f3meros residuales pueden causar nauseas, alergias y otras sensaciones desagradables.”<\/p>\n
Para reducir la concentraci\u00f3n de mon\u00f3meros en el producto final, la alternativa encontrada por los investigadores fue intensificar la reacci\u00f3n. Ellos alteraron las condiciones de operaci\u00f3n del proceso a fin de consumir m\u00e1s mon\u00f3meros residuales. As\u00ed, entre otras cosas, el equipo modific\u00f3 la temperatura de la reacci\u00f3n, alter\u00f3 la concentraci\u00f3n de los componentes y vari\u00f3 la presencia de reactivos. “Tuvimos cuidado para no comprometer la productividad del proceso y, al mismo tiempo, no alterar las propiedades finales del l\u00e1tex. Por el contrario, mejoramos su calidad porque redujimos los contenidos de mon\u00f3mero residual”, explica Giudici.<\/p>\n
Actualmente, el proceso m\u00e1s empleado para la reducci\u00f3n del olor en pinturas es la llamada desvolatilizaci\u00f3n, que, a pesar de eficaz, presenta desventajas en relaci\u00f3n al m\u00e9todo desarrollado en la Escuela Polit\u00e9cnica. Ese proceso consiste en el borbujeo de un gas, generalmente vapor de agua, en el pol\u00edmero en emulsi\u00f3n para hacer con que los mon\u00f3meros presentes se volatilicen, o sea, sean expulsados del producto. “El inconveniente de la desvolatilizaci\u00f3n es que ese proceso genera residuos que no pueden ser lanzados en el ambiente, por ser contaminantes”, recuerda Giudici. Con eso, los efluentes necesitan ser tratados, lo que incrementa una etapa al proceso productivo, torn\u00e1ndolo m\u00e1s largo y m\u00e1s caro.<\/p>\n
La tecnolog\u00eda desarrollada por el equipe de la USP llev\u00f3 siete a\u00f1os para estar lista y fue financiada por la FAPESP dentro del programa Alianza para la Innovaci\u00f3n Tecnol\u00f3gica (Pite). Inicialmente, el proyecto fue firmado con la Rhodia, empresa multinacional francesa del sector qu\u00edmico. Pero, a lo largo del trabajo, ella vendi\u00f3 sus unidades de fabricaci\u00f3n de l\u00e1tex de estireno y butadieno para la finlandesa Raisio Chemicals, que hizo la inversi\u00f3n conforme a lo establecido en la Pite. En seguida, la Raisio Chemicals fue adquirida por la multinacional suiza Ciba Especialidades Qu\u00edmicas, alianza actual en el proyecto. Con la conclusi\u00f3n de las investigaciones en la USP, el proceso se encuentra en fase de pruebas en los laboratorios de la empresa en Brasil y en Francia. A\u00fan no hay previsi\u00f3n de cuando la nueva tecnolog\u00eda ser\u00e1 implantada por la empresa, que, en un primer momento, va a probarla a escala semi-industrial. “Como las pruebas industriales a\u00fan no fueron iniciados, no sabemos si ser\u00e1 m\u00e1s interesante, desde el punto de vista econ\u00f3mico, utilizar nuestro proceso aisladamente o combinado con la desvolatilizaci\u00f3n. Como la desvolatilizaci\u00f3n es hecha por \u00faltimo y, como la presencia de mon\u00f3meros residuales ser\u00eda menor, habr\u00eda poca producci\u00f3n de efluentes, reduciendo el costo del tratamiento”, dice Giudici.<\/p>\n
“El proyecto realizado con la USP fue muy importante para la Ciba Especialidades Qu\u00edmicas. Fue excelente el contacto y el intercambio de informaciones con los investigadores involucrados en el proyecto, que siempre demostraron preocupaci\u00f3n en la aplicabilidad de los resultados en los procesos industriales”, dice Odair Araujo, del laboratorio de polimerizaci\u00f3n de la Ciba y coordinador del proyecto en la empresa. “Otro aspecto fue la calidad de los resultados obtenidos, que nos posibilit\u00f3 obtener una visi\u00f3n importante del potencial de aplicaci\u00f3n en la planta piloto y, en un futuro, en la planta industrial. Podr\u00edamos decir que el proyecto Ciba Especialidades Qu\u00edmicas y la Universidad de S\u00e3o Paulo fue un \u00e9xito y pretendemos, en el futuro, continuar haciendo ese\u00a0 tipo de convenio.”<\/p>\n
Adem\u00e1s de la creaci\u00f3n de un proceso capaz de producir pintura pr\u00e1cticamente sin olor, el grupo de la USP tambi\u00e9n desarroll\u00f3 m\u00e9todos de monitoreo en-l\u00ednea de reacciones de polimerizaci\u00f3n en emulsi\u00f3n. El proceso est\u00e1 basado en sistemas de espectroscopia, que utilizan la absorci\u00f3n y reflexi\u00f3n de radiaciones electromagn\u00e9ticas en el producto por medio de l\u00e1ser, permitiendo detectar la presencia y la cantidad de determinadas substancias. As\u00ed, esos m\u00e9todos permiten monitorear remotamente y en tiempo real varias propiedades y variables durante la polimerizaci\u00f3n. “A cada 15 segundos, sabemos cual es la cantidad de mon\u00f3mero residual, la concentraci\u00f3n y la composici\u00f3n del pol\u00edmero y el tama\u00f1o medio de las part\u00edculas polim\u00e9ricas. Esos datos son fundamentales para que hagamos un r\u00edgido control del proceso y que implementemos las condiciones de operaci\u00f3n de manera precisa”, dice Giudici.<\/p>\n