L'adéu al plàstic és una preocupació de la societat actual per evitar la contaminació de sòls i aqüífers. I per evitar que els microplásticos arribin a organismes vius. Des d'institucions com ara la UE ja s'han adoptat canvis legislatius importants en aquest sentit. No obstant, no n'hi ha prou. Aquests s'han de combinar amb la investigació per trobar nous materials que el substitueixin de manera adequada pels seus avantatges i sense els seus inconvenients.

Afortunadament, ja hi ha avenços rellevants en aquest sentit. Un científic espanyol de Harvard és un dels experts més grans del món en quitosà. Aquest és un material biodegradable que obre un escenari prometedor en indústria i medicina. Una alternativa interessant davant de l'adéu al plàstic.

En Crickwoo estem molt interessats en la cura mediambiental. Així entenem que la conscienciació des de la infància i la investigació científica són dos dels grans pilars en què se sustenta la protecció del planeta.

Per això som conscients que trobar materials alternatius per a un adéu al plàstic real és una bona notícia per a tothom.

Quitosà, el material que ens ajudarà a dir adéu al plàstic

“Molts objectes de plàstic, com els sol ús o embalatges, es fabriquen sense pensar en la seva vida útil. Si jo per exemple fabrico una ampolla d'aigua, no et puc perseguir perquè la facis fora al contenidor que li toca”. són paraules de Javier Fernández, doctor en Nanobiotecnologia per la Universitat de Barcelona, ​​investigador a Harvard i docent de la Universitat de Tecnologia i Disseny de Singapur. Aquest científic amb una carrera enfocada a reduir el consum de plàstic té la seva pròpia aposta: el quitosà.

Javier Fernández suma ja tres publicacions científiques sobre les propietats del quitosà. Aquest material biodegradable podria jubilar el plàstic i obrir noves vies de recerca en medicina, indústria i impressió en 3D.

Primeres investigacions sobre el quitosà per dir adéu al plàstic

per a la seva primera publicació, Publicada en materials avançats el 2012, l'investigador es va tancar literalment, segons explica, a la biblioteca de Zoologia de Harvard. Ho va fer per estudiar minuciosament els closques d'insectes i crustacis. Així, va trobar les bases per crear el shrilk, una barreja a base de quitosà i fibroïna.

El quitosà és un material present de forma natural a closques de crustacis i insectes. I la fibroïna una proteïna de la seda. Per tant, tots dos materials naturals i procedents dels insectes.

“La pell d'un insecte està feta de quitosà, proteïnes i, a la part més externa, hi ha una capa semblant a la cera resistent a l'aigua. El quitosà i la fibroïna es combinen per dotar l'esquelet de rigidesa a les ales o elasticitat a les articulacions”, explica el científic.

Per il·lustrar aquestes propietats, l'investigador cita el cas del Rhodnius Prolixus, un insecte comú a Amèrica Central i Sud-amèrica. “És capaç de controlar-ne la rigidesa, com quan s'infla per absorbir sang d'altres espècies”.

Així, l'investigador va reproduir aquesta mateixa estructura dels insectes a la natura per dissenyar un shrilk que posseeix una força que duplica a la del plàstic —120 MPa— i, a més, és biodegradable.

Dificultats i reptes en la cerca del quitosà assequible

"Arran de la publicació, rebem moltes trucades d'empreses interessades a implantar el material", explica el científic.

D'una banda, la indústria vol dir adéu al plàstic. Reduir-ne la dependència d'aquest material. I, per altra banda, empreses mèdiques estan interessades en aplicacions que van des de cura d'hèrnies, sutura reabsorbent, cola quirúrgica o pell artificial. Tot i això, hi havia un problema amb la seda, que “encaria molt el procés per a finalitats industrials”, explica el científic.

Així, l'equip de Javier Fernández va treballar per reduir el cost a la branca industrial. I finalment, va trobar la fórmula exacta per crear un quitosà, sense seda, que reprodueix a la perfecció les seves característiques naturals. Aquesta segona publicació va tenir lloc el 2013, també a la revista científica Materials funcionals avançats.

L'investigador insisteix que no estan creant un material nou. “Fem servir tècniques de microelectrònica i nanotecnologia per dissenyar l'estructura i les propietats extraordinàries que té el quitosà a la natura per poder, així, destinar-ho a altres aplicacions”, explica.

Un tresor a les escombraries

Un dels principals avantatges del material davant de l'adéu al plàstic és que el quitosà és molt barat. “Tradicionalment, ho hem fet servir com un rebuig”, diu l'investigador. “És el cas de caps i closques de gamba recollits per la indústria pesquera que, majoritàriament van directes, a les escombraries. A més, és molt fàcil d'aconseguir, ja que és el segon material orgànic més abundant a la Terra darrere de la cel·lulosa”.

Un cop al laboratori, el quitosà arriba en forma de pols o escates, similars a un cereal d'esmorzar. S'hi afegeix aigua i àcid acètic per aconseguir-ne la dissolució. Els protons de l'àcid acètic reaccionen amb el quitosà de manera que les molècules se separen i s'obté una dissolució definitiva del 4% de quitosà en aigua.

“Ara bé, el que volem és aconseguir que el quitosà recuperi la seva estructura i propietats naturals partint d'aquesta dissolució”, explica el científic. Així, el procés requereix una segona fase en què s'evapora la dissolució “de manera molt controlada”. “Hi ha un temps exacte en què la dissolució es converteix en un cristall líquid, que al tacte s'assembla molt a la plastilina, de manera que flueix però conserva molècules de vidre”, detalla Javier Fernández. Segons el grau d'evaporació, la barreja tindrà unes propietats més líquides o viscoses.

Després, un tercer treball acadèmic publicat a principis de 2014 a Materials Macromoleculars i Enginyeria, aprofundeix en les possibilitats del quitosà com a material per imprimir grans estructures en 3D i fer la producció escalable. No obstant això, a dia d'avui, aquesta tècnica requereix que les empreses modifiquin el seu procés productiu, de manera que esperen un desenvolupament més gran per acabar de incorporar el quitosà definitivament.

A l'ombra del plàstic

Davant de tantes aplicacions del quitosà i els beneficis del cost, per què el seu estudi no ha explotat fins ara? L'investigador espanyol recorda que el quitosà es va descobrir al segle XIX i que, a principis del XX, se'n van investigar les propietats fins al punt que la empresa química DuPont conserva patents d'aquesta època.

No obstant, la introducció del plàstic, un producte que l'investigador qualifica com “el material del segle XX”, va fer que s'aturés la investigació en quitosà i altres materials. No va ser fins als anys 70 del segle passat, arran de la preocupació pels materials sostenibles, que es va recuperar aquesta branca de la ciència.

Un futur prometedor

"Hem rescatat un material oblidat per intentar fer-lo servir com ho fa la natura i d'acord amb el medi ambient", sentencia l'investigador.

Un clar exemple ho mostra aquest vídeo, en què una llavor plantada sobre una superfície de quitosà creix i floreix en 20 dies. "El quitosà es degrada al medi ambient i sabem, com a mínim, que no entorpeix el creixement d'altres espècies", comenta Javier Fernández.

El científic diu que "aproximadament en un parell d´anys" la producció de quitosà pot ser a gran escala. Tot i així, afegeix que “l'ús de bosses de plàstic és una cosa que es podria solucionar fàcilment des del punt de vista legislatiu, ja que la societat no tindria gaires problemes a fer servir boles de tela”. En canvi, l'ús del plàstic a escala més alta “sí que requereix un desenvolupament tecnològic amb nous materials que no tinguin impacte mediambiental”.

D'ara endavant, i ja instal·lat a Singapur, Javier Fernández seguirà perfeccionant les aplicacions del quitosà. Assegura, de totes maneres, que seguirà en contacte amb Harvard i el MIT. En aquest sentit, abans de la seva marxa, va tancar una col·laboració amb el departament de Neri Oxman, professora del Media Lab del MIT.

A Crickwoo estem advoquem per l'adéu al plàstic, l'ús de biofertilitzants i l'exploració científica amb un pas més per millorar el medi ambient i assolir sòls més saludables.