Innovación en la interacción entre biología y técnica

La llamada «biologización» de la industria, junto con los nuevos productos y métodos de producción que entraña, avanza a grandes pasos. El objetivo consiste en reemplazar los materiales utilizados hasta ahora por materiales nuevos o materiales compuestos. Pero la escasez de recursos es un tema que cada vez cobra una mayor importancia. Sin duda, los triunfadores de las próximas décadas serán aquellos que creen y ofrezcan nuevas oportunidades e innovaciones.

En general, el tema de la electromovilidad y la fabricación de vehículos conforma uno de los motores de este avance. Los elementos estructurales muy ligeros pero seguros y estables son los únicos que pueden garantizar la conquista del mercado por parte de nuevos automóviles (eléctricos). Los fabricantes se enfrentan al reto de sustituir cada vez más componentes metálicos pesados por plásticos y materiales compuestos con el fin de ahorrar peso y conseguir así una mayor alcance.

El resultado: vehículos a la cabeza en términos de CO2 con capacidad para reducir notablemente su «huella de carbono». Y todo lo aplicable a la industria automovilística se puede trasladar a la industria aeronáutica, con chapas orgánicas que se pueden emplear en forma de tablón o piezas termomoldeables. Estos materiales son compuestos de fibras sintéticas: vidrio, carbón y fibras de aramida se mezclan con materiales termoplásticos.

La Universidad Técnica de Dresden ha desarrollado materiales alternativos a partir de matrices de biopolímeros integradas en una estructura de fibra natural. Los materiales resultantes se basan íntegramente en materias primas reproductoras y pueden llegar a presentar unas propiedades mejoradas respecto a los materiales empleados hasta ahora: no solo son muy ligeros, sino que no se rompen, no conforman pliegues afilados, amortiguan las vibraciones, actúan como insonorizador y su balance energético general es mejor.

Estos compuestos y otros materiales análogos son líderes en términos de sostenibilidad. Gracias a su pureza varietal y su excelente retorno al circuito de materiales se convierten en claros vencedores frente a los productos convencionales. Hasta la fecha, apenas existía el reciclaje al final de la vida útil del producto.

Las algas conforman un recurso especialmente interesante. Gracias a su fácil cultivo, su rápido crecimiento y una elevada retención de CO2, esta fuente natural de materia prima se convierte en uno de los soportes de materiales compuestos más fascinantes. Actualmente, los alginatos se destinan, sobre todo, a fines médicos. No obstante, su principal desventaja es la composición especialmente oscilante de las algas, por lo que en este sentido, crear un alginato altamente puro y, en especial, de calidad definida, sería un paso decisivo hacia el futuro. Si se lograra, se podrían fabricar apósitos a escala industrial mediante el procesamiento de las fibras en máquinas textiles. Desde 2013, varios grupos de investigación trabajan para conseguir la optimización necesaria aplicando las biotecnologías más modernas.

Un material compuesto altamente eficaz: hormigón textil con nuevas propiedades

Absorción adicional de la fuerza de tracción y flexión con tejidos y métodos de unión

El hormigón textil, en sus múltiples variantes, ofrece nuevos componentes de construcción, capas de hormigón especialmente finas para el saneamiento y soluciones modernas de construcción. De este modo, modifica los potenciales y las opciones de construcción con los materiales tradicionales. La gran ventaja de la armadura textil frente a la armadura clásica de acero es que no se corroe. La ambición por conseguir unos edificios más y más resistentes con un uso de materiales cada vez menor ha resultado en la creación de este material compuesto que logra aunar las propiedades positivas de distintos materiales.

La armadura de acero que se emplea actualmente requiere un grosor mínimo de 30 cm y no puede absorber fuerzas de tracción. Para obtener una composición y un tratamiento modernos del hormigón es necesario contar con elementos de armadura distintos. El hormigón textil, conocido también como armadura de carbono, es un material compuesto formado por una matriz mineral y una armadura textil intercalada.

Para que el material funcione adecuadamente se necesita la correcta unión entre la armadura textil y la matriz de hormigón. Para tal fin, se emplea hormigón fino muy fluido en el hormigón textil, con un tamaño de grano de 5 mm. La combinación de ambos componentes determina las propiedades constructivas y arquitectónicas esenciales del nuevo material.

Hasta 2030, los edificios de nueva construcción deben contar con al menos un 20 % de armadura de carbono en sustitución a la armadura de acero. Los componentes ligeros de hormigón textil pueden suponer una contribución importante a la construcción sostenible gracias a un menor consumo energético, a la reducción de emisiones de CO2 y la necesidad de utilizar menos recursos. No obstante, actualmente solo se permite su uso para reforzar construcciones de hormigón armado o mejorar su capacidad de carga.

Actualmente, el hormigón textil se empela en el saneamiento y el refuerzo de sustancias de construcción antiguas, así como para la elaboración de piezas prefabricadas con nuevas posibilidades de modulación, hasta paredes con una delgadez desconocida hasta ahora, así como una amplia plasticidad en armaduras próximas a la superficie. El hormigón armado ya se ha empleado en algunos edificios, y un ejemplo de uso lo encontramos, entre otros, en un puente para peatones en la exposición de jardinería en el municipio de Oschatz.

En junio de 2014, tras las múltiples pruebas de laboratorio realizadas por el Deutsches Institut für Bautechnik (Instituto Alemán de la Construcción), con sede en Berlín, se concedió la primera autorización para los refuerzos «Tudalit», que se emplean, principalmente, con el fin de reforzar la torsión en la zona de tracción de los componentes de hormigón armado, sobre todo cuando soportan una carga. El caso más habitual es el saneamiento y la reconversión de edificios, donde se consigue un elevado nivel de refuerzo con un grosor de capa de tan solo 10 - 20 mm, además de una plasticidad muy alta.

Tejidos inteligentes para una monitorización perfecta

Las propiedades específicas de los tejidos permiten una interacción polivalente entre el ser humano y las máquinas

A las propiedades adicionales y ampliamente desconocidas hasta ahora de los tejidos multicapa se les augura un futuro prometedor. Tan solo en el mercado europeo, suponen una facturación de 600 millones de euros (2013), mientras que para el mercado global los pronósticos apuntan a los 3.500 millones de euros hasta 2020. La medicina, el mundo deportivo, la industria de la ropa de protección y el sector automovilístico son los principales impulsores de su avance.

Los fabricantes de automóviles apuestan por los tejidos inteligentes, por ejemplo, para el diseño de interiores, las funciones de iluminación y el suministro de los agregados más pequeños. Utilizar los materiales compuestos por fibras para monitorizar los pasajeros del vehículo es otra de las aplicaciones con muy buenas perspectivas de futuro.

Los tejidos y revestimientos técnicos desempeñarán un papel cada vez más importante en la medicina y la asistencia sanitaria. Además de supervisar las constantes vitales, estos materiales también pueden complementar procesos de curación de heridas y el desarrollo del movimiento. Así, por ejemplo, sensores bioquímicos miden los líquidos del organismo y pueden transmitir información a distancia sobre el estado de salud de personas que requieren asistencia. De este modo, los productos médicos técnicos gozarán de unas propiedades hasta ahora inexistentes que podrán desembocar en conceptos terapéuticos totalmente desconocidos.

Otra aplicación relevante de los tejidos con propiedades que permiten registrar las constantes vitales es la protección del personal de emergencia en catástrofes, incendios o salvamento en caso de accidentes. En tales situaciones, los tejidos no solo supervisan a la persona que que protegen, sino también su entorno, permitiendo así emitir una alarma temprana en caso de amenaza o de situaciones que pueden llegar a poner en peligro la vida de las personas.

El mundo deportivo y, en especial, del deporte de élite, alberga un importante potencial para los tejidos inteligentes, donde, al igual que en el ámbito médico y de asistencia sanitaria, se podrían emplear para controlar los datos corporales y conseguir así una mejora de los parámetros del rendimiento, junto con una clara optimización del movimiento. El resultado: una interacción entre el ser humano y las máquinas totalmente desconocida hasta ahora.

Weserland GmbH y la conversión de Perlen AG firmaron un convenio de colaboración para el uso de PERLAZID®

Nuevo aditivo antiséptico para textiles técnicos, alfombras y aplicaciones de látex.

perlazid logoA partir de junio de 2015 la gama de productos de Weserland contará con una nueva serie de distintos textiles técnicos, moquetas y artículos de látex dotados de una superficie antiséptica permanente. Perlen concede a Weserland el privilegio para la producción, procesamiento y distribución de productos antisépticos. Perlen Converting AG está proporcionando una solución apropiada con el nombre comercial PERLAZID®.

¿Cómo funciona PERLAZID®? Los efectos antisépticos de la plata no son ninguna novedad. Sin embargo, cuando se combina la plata con un portador biocompatible (tricalciofosfato, abreviado: TPC) el sistema funciona como un caballo de troya. La plata con TCP añadido es absorbida por las células de los gérmenes (literalmente, estas se la «comen») y la mezcla destroza el interior de las células. De este modo, se protege la superficie equipada con este producto.

Esta aplicación se distingue de las demás porque el antiséptico ha sido incorporado previamente en una matriz adherente para garantizar su sujeción permanente a la superficie del textil técnico.

Gracias a este innovador producto de Perlen Converting AG las bacterias (E. Coli, S. Aureus, P. Aeruginosa) y hongos (C. Albicans, A. Brasiliensis) se eliminan prácticamente al 100 % en tan solo 24 horas. Por el momento, no se ha podido demostrar su eficacia contra los virus.

¿Cómo se procesa PERLAZID®? En función de las necesidades del cliente se elije la matriz adherente acuosa más adecuada. La base química (acrilato, látex, poliuretano, etc.) no está limitada por el tipo de polímero ni la háptica o la superficie. El producto se coloca sobre el textil técnico por impregnación o, preferiblemente, por recubrimiento (aplicación espumosa, pasta de recubrimiento, fular de impregnación, espray, etc.) y, a continuación, se deja secar, a ser posible en el canal de secado.

Si bien es cierto que en el mercado hay otros productos basados en la plata, PERLAZID® presenta una serie de ventajas claras:

  • El TCP como portador de la sustancia activa es un producto natural que se encuentra en hasta un 75 % en los huesos humanos. De este modo, se puede reducir la concentración de uso de la cantidad habitual de plata en un 10 % aproximadamente.
  • La sustancia activa no migra, es decir, que los organismos humanos o animales no la absorben.
  • La eficacia de este producto es considerablemente superior en comparación con otras aplicaciones basadas únicamente en la plata debido al funcionamiento anteriormente descrito.

Además, presenta otras propiedades:

  • Resistencia en el ámbito pH de entre 1,5 y 9,0
  • Resistencia térmica de hasta +680 °C
  • Cantidad de uso aprox. 1 – 2 g en seco/m²
  • Eficacia duradera (hasta cinco años en nonwoven)
  • Biocompatibilidad conforme a la norma ISO 10993 según los capítulos 4, 5, 10 y 11
  • La sustancia activa prácticamente no se disuelve con el agua. No obstante, si se elimina la plata se produce una reacción inmediata con las conexiones de sulfuros presentes en el aire y el agua que hacen que se convierta en un sulfito de plata no disolvente y seguro.
  • No provoca irritaciones cutáneas.