En la tumba de Tehuti-hetep se ilustra cómo hace casi 4.000 años los egipcios aplicaban sustancias como el agua o el aceite de oliva a una estatua y las superficies por donde la deslizaban para moverla de un lugar a otro. De este modo, facilitaban el transporte de esta figura colosal hacia su destino final. Aunque los jeroglíficos de la tumba son uno de los vestigios más antiguos de esta práctica, los seres humanos llevan utilizando lubricantes para evitar el desgaste y reducir la fricción mecánica desde la elaboración de las primeras herramientas en la Edad de Piedra.

Los productos lubricantes para los elementos mecánicos primitivos como los carros de combate, rodamientos o máquinas de asedio que se desarrollarían más tarde estaban compuestos por grasas animales, aceites vegetales y, en última instancia, aceites minerales compuestos de elementos altamente contaminantes como el bario o el aluminio.

Oleogel a base de nanoarcilla y aceite de ricino.

En la actualidad, los fabricantes de lubricantes para máquinas y motores deben adaptarse a las nuevas normativas medioambientales y, para ello, la mejor alternativa es crear nuevos productos elaborados con materiales sostenibles. Precisamente en esta labor se centra un equipo internacional de investigación compuesto por la Universidad de Huelva en colaboración con miembros de la Universidade Nova de Lisboa (Portugal), Universidad de Hamburgo (Alemania) y Universidad Técnica «Gheorghe Asachi» de Iasi (Rumanía), que ha diseñado un biolubricante a partir de aceites vegetales como el de ricino y nanopartículas procedentes de varios tipos de arcillas. Este fluido ‘inteligente’ altera su viscosidad bajo la acción de un campo eléctrico y controla el proceso de fricción y desgaste de elementos mecánicos como coches o motores industriales para que no se gripen. Además, es mucho menos contaminante y menos tóxico que los lubricantes habituales.

Normalmente, estos productos se elaboran con químicos altamente tóxicos como el sulfuro de molibdeno o aceites minerales que no son biodegradables y, en función de la máquina a la que se le aplique, debe utilizarse un tipo de lubricante u otro. La novedad de esta investigación es el diseño de un fluido con materiales sostenibles que además controla la fricción, por lo que la máquina sufre menos desgaste. Se considera un lubricante ‘inteligente’ porque es capaz de alterar su viscosidad, es decir, su consistencia, en función del voltaje eléctrico al que se someta. “Somos los primeros en desarrollar un producto con estas características en España. Nuestro objetivo era elaborar un fluido con materiales respetuosos con el medio ambiente y con mejores cualidades que las grasas o aceites lubricantes que se utilizan en la actualidad en las máquinas”, explica a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Huelva Moisés García.

Miguel Ángel Delgado Canto (izquierda) y Moisés García Morales (derecha) analizando imágenes.

Un lubricante ‘inteligente’ se elabora con pequeñas partículas dispersas en un medio portador, en este caso el aceite. Para elaborar este fluido de forma sostenible los expertos utilizaron nanopartículas de arcillas derivadas de minerales como la montmorillonita y las mezclaron con aceite de ricino, que no se emplea en el consumo humano. En una fase posterior del proyecto, los expertos trabajaron también con productos de una destilación de aceites desechados de fritura. “Queríamos generar el conocimiento tecnológico necesario para desarrollar fluidos de lubricación que controlen los procesos típicos de fricción y desgaste, pero adaptándose a condiciones cambiantes como la temperatura, la carga y la velocidad de los elementos mecánicos”, comenta el investigador de la Universidad de Huelva Miguel Ángel Delgado.

Materiales sostenibles

Para producir el lubricante, los investigadores del grupo Pro2Tecs sometieron la mezcla de arcilla y aceite a una temperatura de 60ºC aproximadamente para facilitar la dispersión mineral en el fluido. A continuación, le aplicaron agitación mecánica para fragmentarlo y ‘distribuirlo’ por todo el aceite de ricino. Tras estos procesos, introdujeron la mezcla en pequeños botes de vidrio y la sometieron a ultrasonidos, cuyas vibraciones generaron fuerzas internas que dispersaron las nanopartículas a escala nanométrica para producir un oleogel.

Una vez aplicado este lubricante, aún en fase de ensayo, al mecanismo de una máquina, éste cambia de viscosidad dependiendo del voltaje eléctrico al que se someta. De este modo, polariza y ordena las nanopartículas en el aceite. “Las propiedades de los lubricantes deben adaptarse a la actividad de los elementos mecánicos donde se usan. Por ejemplo, no es lo mismo el motor de un coche que un motor industrial. La temperatura, la velocidad y la carga a la que están sometidos durante su funcionamiento son totalmente distintos y por eso necesitan lubricantes diferentes. Nuestro biolubricante se adapta a condiciones cambiantes”, explica Moisés García.

La aparición de los motores de vapor y los vehículos motorizados en el siglo XX convirtieron estos fluidos en una necesidad, aunque éstos se elaboraron en una época en la que la conciencia medioambiental estaba menos presente. En la actualidad, estos productos continúan siendo fundamentales para el correcto funcionamiento de los mecanismos modernos.

Moisés García Morales realizando medidas de viscosidad.

Por eso, y dado que las exigencias tecnológicas se dirigen hacia la sostenibilidad del planeta y las normas medioambientales son cada vez más estrictas, los expertos consideran que este tipo de productos son fundamentales para la industria de los lubricantes. “En nuestros siguientes proyectos queremos crear nuevas posibilidades en este ámbito mejorando la fórmula de este fluido”, añade Miguel Ángel Delgado.

De la misma forma que los egipcios utilizaban materia prima poco refinada como el agua o el aceite vegetal para trasladar materiales pesados para sus construcciones, el desarrollo tecnológico obligó a las distintas civilizaciones a adaptar los materiales lubricantes a las nuevas necesidades que proponían, por ejemplo, las vagonetas de las minas, los motores de vapor o las máquinas industriales. Así fue cómo se extendió el uso de las grasas animales, los aceites con base de jabón de sodio y aluminio e incluso litio.

Un producto más sostenible y de uso universal como el que ha diseñado este equipo de investigación, con un material adaptado al contexto ambiental, sigue esa senda histórica de adaptación de las sociedades desde aquellas herramientas primitivas a los motores actuales.

Más información en #CienciaDirecta: Diseñan un biolubricante ‘inteligente’ con aceites vegetales y nanopartículas de arcillas que se adapta a la fricción de cada máquina