Polimero berriztagarriekin egiten du lan Erlantz Lizundia Fernandez irakasleak UPV/EHUko Adierazpen Grafikoa eta Ingeniaritzako Proiektuak Sailean; “ekonomia zirkularra helburu, material berriztagarriak erabiltzen ditugu gaur egun petroliotik eratortzen diren aplikazioak ordezkatzeko, edo, adibidez, baterietan erabiltzen diren litioa edo kobaltoa bezalako elementu urrien ordez erabiltzeko. Zelulosa ikertzen dut batik bat nik, eta, zelulosa-mota guztien artean, zelulosazko nanokristalak landu ditut gehien”, dio.

Gai horretan aditua izanda, azkenaldian zelulosazko nanokristaletan egon diren garapen eta aurrerapen garrantzitsuenen berrikuspena egiteari heldu zion Lizundiak, Italiako eta Kanadako beste ikertzaile batzuekin elkarlanean. “Ikerketa asko daude eginda halako materialen sintesia azaltzeko, eta proof of concept esaten zaion horretara bideratuta, alegia, frogatzera erabilera edo aplikazio jakin baterako erabil daitezkeela. Zelulosazko nanokristalak luzaroz erabili dira polimeroak mekanikoki sendotzeko helburuarekin. Alabaina, ezer gutxi dago eginda zelulosazko nanokristalekin sortutako material hibridoak katalogatu eta haien aplikazio posibleak azaltzeko. Bada, hori izan da gure ekarpena: jakintza-arlo horren gaur egungo egoera deskribatu dugu, horri buruz argitaratua dauden lanen berrikuspen sakon bat egin ondoren”, argitu du ikertzaileak.

Zelulosa duen edozer elementutik erauz daitezke zelulosazko nanokristalak, zuhaitz batetik hasi eta egunkari bateraino, eta oinarri bezala erabiltzen dira funtzio anitzeko material hibridoak egiteko, bestelako osagaiekin hibridatuta, hala nola metal oxidozko nanopartikulak, karbonozko nanopartikulak edo oinarri naturaleko beste nanopartikula batzuk. Sortzen diren materialek ezaugarri interesgarri ugari dituzte: berriztagarriak eta biodegradagarriak, erraz eta merke eskura daitezke, malgutasun handia eskaintzen dute, dentsitate txikikoak dira, porositate handikoak, eta propietate mekaniko, termiko eta fisiko-kimiko bikainak dituzte, besteak beste. Egindako analisian, zelulosazko nanokristalak oinarri dituzten material hibridoen hiru alderdi aztertu dituzte sakon: zer fabrikazio-prozesuren bitartez sortzen diren, zer motatako hibridoak fabrikatzen diren eta zer aplikaziotarako erabiltzen diren.

Aplikazio ugari ingeniaritzan eta medikuntzan

Askotariko morfologiak eta formak dituzten material hibridoak sortzeko erabili izan diren hainbat fabrikazio-metodo berrikusi dituzte Lizundiak eta gainerako ikertzaileek. “Gehien erabiltzen den metodoa denetan sinpleena da” diote ikertzaileek artikuluan: soluzio batean jartzen dira zelulosazko nanokristalak eta material hibridoa osatuko duen beste osagaia edo osagaiak; gainazal batean dekantatzen da, eta likidoa lurruntzen utzi”. Teknika horren bitartez, zelulosazko nanokristalek helize-itxurako egiturak sortzen dituzte, egitura nematiko kiralak. Bada, “egitura horien berezitasuna da kolore estrukturala ematen diotela materialari. Nanokristalak geruzatan antolatuta daude, eta geruzen arteko distantziaren arabera, uhin-luzera bateko edo besteko argia islatuko du material hibridoak, hau da, kolore batekoa edo bestekoa izango da”, gaineratu du Lizundiak.

Aipatutakoaz gain, azterketan kontuan hartu dituzten fabrikazio-metodoen artean daude filtrazioa, 3D inprimatzea, geruzaz geruza jartzea materiala eta sol-gel prozesua. Kasu guztietan, metodo bakoitzaren garapen-maila deskribatzen dute, baita horren bidez sortzen diren materialen ezaugarriak aipatu ere. Hala ere, kapitulu oso bat du berrikuspen-lanak sortzen diren nanohibridoen ezaugarriei buruz, hibridoak sortzeko nanokristalei gehitzen zaizkien osagaien arabera sailkatuta: metalak, metal oxidoak, karbonozko nanozuntzak eta nanopartikulak, grafenozko geruzak, nanopartikula luminiszenteak eta abar. Azkenik, material hibridoekin proposatu diren aplikazioak aztertzen dituzte, batez ere ingeniaritzan eta medikuntzan garatutakoena. Ingeniaritzako aplikazioen artean, zelulosazko nanokristalekin garatutako sentsore, katalizatzaile, hondakin-urak tratatzeko material eta energia-aplikazioak aztertzen dituzte, besteak beste, eta medikuntzakoen artean, berriz, nanomaterial hibridoek ehunen ingeniaritzan, botikak banatzeko materialetan, bakterioen kontrako soluzioetan eta zauriak osatzeko aplikazioetan egindako ekarpena aipatzen dute.

Aipatutako atal bakoitzean, errepasatu egiten dute ikerketetan lortu dutena, baina aditu gisa balorazioak ere egiten dituzte, materialek duten potentzialari buruz, garatzeko falta denari buruz. Ondorio honetara iritsi da Lizundia: “Dispertsatuta dagoen ikerketa guztia biltzeko balio izan du, material hibridoen garapenaren argazki osoa eman dugu, irudi orokorra. Hala, haiekiko interesa areagotzea espero dugu, eta ikerketa gehiago martxan jartzea, antzeman ditugun hutsuneak betetzeko, adibidez, nanotoxizitatea aztertzea erabilera medikoetan edota beraien ingurumenaren gaineko eragina determinatzea”.

Informazio osagarria

Erlantz Lizundia Fernandez irakaslea UPV/EHUko Bilboko Ingeniaritza Eskolako Adierazpen Grafikoa eta Ingeniaritzako Proiektuak Saileko ikertzailea da, non adierazpen grafikoko eta ekodiseinu/ekonomia zirkularreko eskolak ematen dituen. Bere ikerketa polimero berriztagarrietara dago bideratuta, eta oraingo ikerketan Italiako Perugiako Unibertsitateko eta Tusciako Unibertsitateko eta Kanadako British Columbia Unibertsitateko ikertzaile bana izan ditu lankide.