Nanocompuestos poliméricos, innovando en el ahorro de energía

nanocompuestos poliméricos

En agosto de 2018, ennomotive lanzó un desafío para ayudar a Codelco Tech, la filial de la minera más importante de Chile y el primer productor de cobre del mundo.

Se realizaron pruebas y ensayos con una nueva aleación formada por Cobre y Grafeno en forma de nanocompuesto. En particular, añadiendo un 1% de grafeno al cobre puro, se ha demostrado que este material mejora notablemente el límite elástico, la resistencia a la tracción y el módulo elástico en comparación con el cobre puro.

El objetivo del desafío era encontrar ideas acerca de posibles aplicaciones concretas y específicas en las que usando esta nueva aleación se consiga una ventaja técnica/económica con respecto a los materiales que se usan actualmente en esa aplicación concreta.

Durante 6 semanas, 65 ingenieros de 14 países diferentes se apuntaron al desafío y entregaron soluciones diversas. Tras una evaluación minuciosa, Codelco Tech escogió la solución que mejor cumplía con los criterios de evaluación y premió a los ganadores, Julio Andrés Casal Ramos, de Venezuela, Fernanda Elena Monasterio, de Argentina y Vivek Nair, de Singapur.

Nos hemos puesto en contacto con Fernanda para aprender de ella, de su experiencia y del futuro e innovaciones de los nanocompuestos poliméricos. A continuación la entrevista completa:

Fernanda Monasterio: Innovar no es tan difícil; introducir un nuevo material en el mercado, sí lo es.

polymer nanocomposites

Fernanda Monasterio

¿Puedes presentarte muy brevemente? ¿Cuál es tu experiencia laboral?

Me llamo Fernanda Monasterio y soy Ingeniera Química. Mi mayor experiencia laboral es en el área de Investigación y Desarrollo de Materiales, mi tesis doctoral consistió en generar nuevos aditivos a partir de siliconas y arcillas para obtener nanocompuestos poliméricos con polietileno de alta densidad. Pero también quise explorar otros campos, así que trabajé como Ingeniera de Procesos en un proyecto de instalación de una planta de producción de nitrato de amonio. Y hace unos meses terminé un postdoc relacionado al desarrollo de fotocatalizadores a partir de TiO2.

¿Qué proyectos han sido más importantes o han marcado tu carrera?

Puedo mencionar dos principalmente, uno que fue en cooperación con Investigadores del Instituto de Macromoléculas Professora Eloisa Mano (Río de Janeiro, Brasil). Tenían un manejo avanzado de diversas técnicas y un nivel académico elevado, por lo que fue muy estimulante y me hicieron ameno el proceso de aprendizaje porque eran personas muy generosas. Además tenían todo un sistema bien articulado con el sector privado, de manera que la dinámica de trabajo era diferente a lo que yo estaba acostumbrada.

El otro proyecto es el que mencioné en la primera pregunta. En este caso, al tratarse de la instalación de una planta los problemas que hay que resolver difieren de los que habitualmente se verían en una planta que ya está en funcionamiento. Ciertamente fue vertiginoso, pero también recalco la experiencia y profesionalismo de quienes nos estaban liderando en el grupo de Puesta en Marcha del cual formé parte.

Si bien fueron experiencias con temáticas disímiles, de ambas pude enriquecerme para lograr discernimiento en la toma de decisiones cuando se me presenta algún desafío.

¿Qué avances más significativos se han alcanzado en el sector de los nanocompuestos poliméricos en los últimos años?

Existen diversos avances correspondientes a esta área de estudio porque lograr la dispersión de nanorellenos dentro de un polímero presenta retos para alcanzar la mejor combinación nanorelleno-matriz polimérica. A lo largo de las últimas décadas las técnicas de procesamiento, el uso de aditivos y los caminos de síntesis han sido minuciosamente explorados. Por ejemplo, la polimerización radicalaria por transferencia de átomos (en inglés, ATRP), ya era usada para sintetizar polímeros pero ha sido empleada para manipular a nivel nanométrico la interacción entre los materiales para que respondan de la manera esperada.

Ahora si hablamos en términos de un material que represente un impacto en el mercado, los avances más significativos se pueden hallar en la industria automotriz. Una aplicación son los neumáticos con nanorellenos, que brindan baja resistencia al rodamiento y disminuyen el consumo de combustibles.

¿Es difícil innovar en este sector? ¿Por qué?

Si se cuenta con la infraestructura, y los recursos humanos y materiales para llevar a cabo una investigación en Nanotecnología, considero que lograr una innovación en este sector no es algo difícil dado el gran abanico de posibilidades entre las distintas combinaciones que se pueden explorar variando tanto las propiedades de la matriz polimérica, como las propiedades de los materiales nanométricos que en ella se incorporan. Esto es considerando a una innovación como un ‘material nuevo de propiedades deseadas’. Se puede encontrar mucha bibliografía describiendo distintos tipos de materiales que son muy interesantes.

Sin embargo, esto no significa que el material vaya a poder introducirse de manera inmediata en el mercado por lo que creo que recién a futuro será posible evaluar el real impacto de tendrán los nanocompuestos poliméricos en nuestras vidas.

Considero que una innovación significativa para estos materiales (teniendo en cuenta a todos los polímeros), sería encontrar una manera de facilitar su disposición final. Ciertamente se han logrado avances y se estudian opciones biodegradables, a la vez que se concientiza a la sociedad para moderar su uso. Pero si no se mitiga el impacto ambiental negativo que provocan es probable que sea más difícil que nuevos materiales sean bien recibidos por los consumidores. Ya existen varios países que están restringiendo el uso de las bolsas de plásticos, por ejemplo.

¿Cuáles crees que serán los avances y aplicaciones más inmediatos en los próximos años en este sector?

Creo que los avances van a ser numerosos, puedo mencionar uno que me pareció bastante interesante y es la obtención de un nanocompuesto a base de ácido poliláctico y nanocristales de celulosa para aplicaciones biomédicas.

Sin embargo los que tendrán una aplicación más inmediata, desde mi punto de vista, serán aquellos nanocompuestos poliméricos enfocados de manera directa o indirecta al aprovechamiento energético. Ya existen algunos que se aplican en la industria automotriz tendientes a hacer más livianos a los vehículos, y así reducir el consumo de combustible. Pienso que también la industria de la construcción optará por estos materiales porque se pueden lograr materiales más livianos, resistentes a esfuerzos mecánicos y con mejores propiedades térmicas.

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