Las espumas utilizadas en los asientos y colchones de los automóviles son difíciles de reciclar

Profesor de Ingeniería, Universidad de Clemson

Profesor Asistente de Investigación de Ingeniería Automotriz, Universidad de Clemson

Srikanth Pilla recibe fondos de la Fundación Nacional de Ciencias (premio n.° 2122822) y del Departamento de Energía (premio n.° DE-SC0021367) para apoyar este trabajo.

James Sternberg recibe fondos de la Fundación Nacional de Ciencias (premio n.º 2122822) y del Departamento de Energía (premio n.º DE-SC0021367) para apoyar este trabajo.

La Universidad de Clemson proporciona financiación como miembro de The Conversation US.

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El informe de investigación es una breve reseña sobre un trabajo académico interesante.

Un nuevo sustituto a base de plantas para la espuma de poliuretano elimina el riesgo para la salud del material, que se encuentra comúnmente en el aislamiento, los asientos de automóviles y otros tipos de acolchado, y es más sostenible para el medio ambiente, según muestra nuestra nueva investigación.

Las espumas de poliuretano están a tu alrededor, en cualquier lugar donde se necesite un material liviano para amortiguar o dar soporte estructural. Pero por lo general se fabrican con productos químicos que se sospecha que son cancerígenos.

Los poliuretanos generalmente se producen en una reacción muy rápida entre dos productos químicos fabricados por la industria petroquímica: polioles e isocianatos. Si bien se ha trabajado mucho para encontrar reemplazos para el componente de poliol de las espumas de poliuretano, el componente de isocianato se ha mantenido en gran medida, a pesar de sus consecuencias para la salud humana. Las espumas de base biológica pueden evitar ese componente.

Creamos una espuma de base biológica duradera utilizando lignina, un subproducto de la industria de la pulpa de papel, y un agente de curado a base de aceite vegetal que aporta flexibilidad y dureza al material final.

En el corazón de la innovación se encuentra la capacidad de crear un sistema que se "gelifica", tanto en el sentido de que los materiales son compatibles entre sí como en el sentido de que crean físicamente un gel rápidamente, de modo que la adición de un agente espumante puede crear el peso ligero. estructura asociada a las espumas de poliuretano.

La lignina es un material difícil de convertir en un producto químico utilizable, dada su estructura complicada y heterogénea. Usamos esta estructura para crear una red de enlaces que permitió lo que creemos que es la primera espuma sin isocianato a base de lignina del mundo.

La espuma también se puede reciclar porque tiene enlaces que pueden descomprimir la red química después de que se haya formado. Los principales componentes utilizados para producir la espuma se pueden extraer y utilizar de nuevo.

Las espumas de poliuretano son el sexto plástico más producido en el mundo y se encuentran entre los materiales menos reciclados. También están diseñados para ser duraderos, lo que significa que permanecerán en el medio ambiente durante varias generaciones.

Contribuyen al problema de los desechos plásticos para los océanos, la tierra y el aire del mundo, y a los problemas de salud humana. Hoy en día, los plásticos se pueden encontrar en prácticamente todas las criaturas del ecosistema terrestre. Y dado que la mayoría de los plásticos están hechos de productos derivados del petróleo, están relacionados con la extracción de combustibles fósiles, lo que contribuye al cambio climático.

El origen completamente biológico de nuestras espumas aborda el problema de la neutralidad del carbono, y la capacidad de reciclaje químico garantiza que los desechos plásticos tengan un valor asociado, por lo que es menos probable que se desechen. Garantizar que los residuos tengan valor es un sello distintivo del enfoque circular de la fabricación: otorgar un valor monetario a las cosas tiende a disminuir la cantidad que se desecha.

Esperamos que la naturaleza de estas espumas inspire a otros a diseñar plásticos teniendo en cuenta el ciclo de vida completo. Así como los plásticos deben diseñarse de acuerdo con las propiedades de su aplicación inicial, también deben diseñarse para evitar el destino final del 90% de los desechos plásticos: los vertederos y el medio ambiente.

Nuestras versiones iniciales de espumas de base biológica producen un material rígido adecuado para su uso en tableros con núcleo de espuma utilizados en la construcción o para el aislamiento de refrigeradores. También hemos creado una versión ligera y flexible que se puede utilizar para aplicaciones de amortiguación y embalaje. Las pruebas iniciales de estos materiales mostraron una buena durabilidad en condiciones húmedas, lo que aumentó sus posibilidades de lograr una adopción comercial.

Las espumas de poliuretano se usan mucho debido a su versatilidad. La formulación que descubrimos inicialmente se está traduciendo para crear una biblioteca de precursores que se pueden mezclar para producir las propiedades deseadas, como resistencia y lavabilidad, en cada aplicación.