Casi imperceptibles a simple vista por su minúsculo tamaño y la vez resistentes, renovables y biodegradables. Así son las nanoestructuras derivadas de la celulosa, consideradas por la comunidad científica como uno de los materiales del futuro y que está dando mucho que hablar e investigar. Es el caso de un equipo de investigadores del grupo ‘Ingeniería de Fluidos Complejos’ de la Universidad de Huelva, que las ha utilizado para obtener lubricantes sostenibles empleando una técnica de nanofabricación que permite diseñar estas nanofibras a medida.

A diferencia de los productos lubricantes con base de aceite mineral y que se espesan con jabones metálicos, como el obtenido del litio, estas nanoestructuras de celulosa tienen base vegetal y por tanto su impacto medioambiental no deja huella. Tras realizar pruebas en el laboratorio, los expertos han concluido que en forma de fibras, con un tamaño inferior al de un cabello humano, estos compuestos responsables de espesar las grasas funcionan mejor que las partículas, estabilizando físicamente el producto.

De izquierda a derecha: José Enrique Martín Alfonso, José Fernando Rubio Valle, Manuel Antonio Martín Alfonso y José María Franco Gómez.

Para su obtención, han empleado la técnica de electrohilado o electrospinning, una herramienta con mayor precisión que los sistemas utilizados en el procesado convencional de grasas lubricantes tradicionales de jabones metálicos. Además, esta técnica permite diseñar ‘a la carta’, es decir, crear las nanofibras a medida. 

Según los investigadores, este método reduce el fenómeno de “sangrado del aceite”, es decir, la separación entre el aceite lubricante y el espesante, y al mismo tiempo aumenta la capacidad de interacción entre ambos componentes, disminuyendo la concentración de espesante necesaria. “El electrohilado es una de las técnicas de nanofabricación más relevantes. Permite diseñar nanoestructuras a medida de distintos tipos de materiales. Esto la convierte en una herramienta de gran interés para este tipo de aplicaciones”, explica a la Fundación Descubre el profesor del área de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica de la Universidad de Huelva José Enrique Martín, investigador principal del estudio.

Imágenes obtenidas con un microscopio electrónico de nanofibras celulósicas electrohiladas comparadas con un pelo humano.

Con este trabajo, publicado en la revista Advanced Sustainable System, los expertos onubenses  han conseguido un nuevo avance en el desarrollo de nuevos materiales sostenibles destinados al sector de los lubricantes. “Hemos dado un paso más hacia la creación de agentes estructurantes capaces de espesar fluidos adecuados para la lubricación de rodamientos, ejes y articulaciones de todo tipo de maquinaria en general”, asegura Martín.

Pruebas en aceite de ricino

En el laboratorio, los expertos realizaron diferentes pruebas y ensayos con estos aceites generados a partir de las nanoestructuras. Después de estudiar varias propiedades de estos lubricantes como la fricción y la adhesividad, hicieron un seguimiento del comportamiento de cada una de las nanostructuras en la estabilización de las grasas, concretamente en aceite de ricino. “Comprobamos que el tipo de morfología y las propiedades superficiales de las nanoestructuras y su concentración juegan un papel clave para modular sus propiedades funcionales”, apostilla el autor del estudio.

Y hubo más. También examinaron su respuesta mecánica. “Dependiendo de la forma de la fibra, mezclándola con aceite, no se comporta igual. Las partículas no son capaces de estabilizar la grasa, aún habiendo afinidad, y con el tiempo se separan. En cambio, cuando se formulan con fibras, el conjunto se mantiene homogéneo y estable sin separarse”, comenta el investigador.

Por un lado, comprobaron que las fibras porosas proporcionan unas altas propiedades espesantes. “Esto contribuye a una mayor capacidad de retención del aceite. Estas nanoestructuras con múltiples orificios dan lugar a una red más cohesiva, lo que conduce a un aumento de la pegajosidad”, detalla Martín.

Lubricante compuesto de nanoestructura obtenida mediante electrohilado y aceite de ricino.

Los diferentes ensayos en el laboratorio mostraron a los expertos, por otro lado, que las fibras lisas mejoran las propiedades de reducción de fricción y desgaste de las grasas. “Estas nanoestructuras empleadas como espesantes reducen el rozamiento y brindan protección contra el deterioro de forma similar o incluso mejor que una grasa lubricante de litio comercial”, matiza este investigador.

Tras este estudio, los investigadores han dado un paso más hacia las nanofibras híbridas y han incorporado a las fibras de celulosa otro elemento en la fabricación de estos lubricantes ‘verdes’: arcillas. 

Con ellas, como con las derivadas de la celulosa, esperan obtener una amplia gama de nueva generación de lubricantes sostenibles y a la vez biodegradables que tras su uso no generen toneladas de residuos y puedan ‘reciclarse’ o tener una nueva vida.

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