En el Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology (FIIEB) han adoptado recientemente un enfoque diferente, con respecto a los adhesivos, los cuáles casi siempre se han fabricado a partir de materias primas fósiles como el petróleo.
Ese nuevo enfoque se basa en las plumas, las que son un subproducto de la producción de carne de ave. Se destruyen o se mezclan con la alimentación animal. Pero las plumas han sido evaluadas como demasiado valiosas para desperdiciarlas definitivamente, porque contienen la proteína estructural queratina. Este es un biopolímero se encuentra en los animales y forma garras, pezuñas o plumas. Su estructura fibrosa es extremadamente fuerte.
Ahora bien, en el FIIEB informan además que los adhesivos se encuentran prácticamente en todas partes: en calzados deportivos, en teléfonos inteligentes, en revestimientos de suelos, muebles, textiles o embalajes. Incluso los parabrisas de los automóviles se pegan con adhesivos. Los expertos reconocen más de 1.000 tipos diferentes de adhesivos.
Además, los adhesivos son económicos y relativamente fáciles de trabajar, no se oxidan y sellan la humedad. Las superficies unidas con adhesivo también son menos susceptibles a las vibraciones. Y eso hace que sirvan para unir casi todos los materiales imaginables entre sí. Los adhesivos pesan muy poco y por eso se prestan a un diseño liviano. Las superficies unidas con adhesivo no se deforman porque, a diferencia de las fijaciones con tornillos, la carga se distribuye uniformemente.
QUERATINA
En éste sentido, explicó Michael Richter, director del proyecto de investigación enfocado a innovar en la fabricación de adhesivos, desde materias primas fósiles como el petróleo hacia la queratina:
“Las propiedades necesarias de los adhesivos ya son, en cierta medida, inherentes al material base y sólo es necesario desbloquearlas, modificarlas y activarlas”.
Richter es Jefe de Departamento de Química Bioinspirada del FIIEB. El proyecto en referencia se denomina “KERAbond Project”, en el cual se trabaja en coordinación con la fábrica de pegamentos Henkel.
Según se ha explicado, la queratina es un material biodegradable y, por tanto, ecológico cuya estructura tiene propiedades específicas que la hacen especialmente adecuada para la fabricación de adhesivos. La estructura polimérica de la queratina, es decir, sus moléculas de cadena muy larga, así como su capacidad para sufrir reacciones de reticulación, la predestinan para la fabricación de diversos adhesivos.
Los socios del “KERAbond Project” han desarrollado y perfeccionado recientemente un nuevo proceso. En la primera etapa, las plumas recibidas del matadero se esterilizan, se lavan y se trituran mecánicamente. A continuación, un proceso enzimático divide los biopolímeros de cadena larga o cadenas de proteínas en polímeros de cadena corta mediante hidrólisis. El producto resultante es una plataforma química que puede servir como material base para un mayor desarrollo de adhesivos especialmente formulados.
PRUEBAS
“Utilizamos el proceso y la plataforma química como una “caja de herramientas” para integrar propiedades biomejoradas en el producto final”
Así lo ha dicho Michael Richter. Esto significa que se pueden especificar parámetros para el adhesivo especial objetivo, como la elasticidad, las propiedades térmicas o la resistencia. Además, no sólo los adhesivos son fáciles de fabricar, sino también sustancias relacionadas, como endurecedores, recubrimientos o imprimaciones.
En el siguiente paso, los investigadores del FIIEB se dedicaron a transformar las plumas a gran escala, una transformación cuya aceleración recayó en el Fraunhofer Center for Chemical-Biotechnological Processes. La idea central es demostrar que los productos químicos de plataforma a base de queratina también pueden fabricarse de forma rentable a escala industrial. Para ello se procesaron varios kilogramos de plumas de pollo y el material producido se utilizó para las prometedoras primeras pruebas de material hechas entre Henkel y Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology (FIIEB)
La importancia de éste proyecto se debe no sólo a que se trate de materias primas biodegradables o de métodos de fabricación especialmente eficientes. De hecho, la biotecnología es uno de los principales campos de investigación del FIIEB. Richter explicó en éste sentido: “Nos inspiramos en funcionalidades o propiedades que ya existen en la naturaleza o en materias primas naturales e intentamos traducir estas propiedades en productos a través de métodos de fabricación innovadores. Esto genera un ciclo bioinspirado para materias primas valiosas”.
Téngase presente que el “KERAbond Project” tiene cierta relevancia económica. Según Statista, centro alemán de estadísticas sobre mercados y opinión, sólo en 2019 se fabricaron en Alemania alrededor de un millón de toneladas de adhesivos. El valor total asciende a unos 1.870 millones de euros.
El proyecto KERAbond ha sido financiado y apoyado durante los últimos tres años por la Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR), en nombre del Ministerio Federal de Alimentación y Agricultura (BMEL) en el marco del programa de financiación de Recursos Renovables (número de subvención 22014218).
Con respecto a los resultados científicos, ya se ha presentado una solicitud de patente para el nuevo proceso, considerando que la nueva tecnología de pegamento basado en queratina permitirá producir una gran cantidad de productos químicos de plataforma de una manera sostenible y biológicamente inspirada.
