Los ingenieros han desarrollado tejidos autorefrigerantes de polietileno, un material comúnmente utilizado en bolsas de plástico
Al considerar los materiales que podrían convertirse en las telas del futuro, los científicos han descartado en gran medida una opción ampliamente disponible: el polietileno.
El material de la envoltura de plástico y las bolsas de la compra, el polietileno es delgado y liviano, y podría mantenerte más fresco que la mayoría de los textiles porque deja pasar el calor en lugar de atraparlo. Pero el polietileno también atraparía el agua y el sudor, ya que no puede alejarse y evaporar la humedad. Esta propiedad antiarrugas ha sido un factor de disuasión importante para la adopción del polietileno como tejido para vestir.
Ahora, los ingenieros del MIT han hilado polietileno en fibras e hilos diseñados para eliminar la humedad. Ellos tejieron los hilos en telas sedosas y livianas que absorben y evaporan el agua más rápidamente que los textiles comunes como el algodón, el nailon y el poliéster.
También han calculado la huella ecológica que tendría el polietileno si se produjera y se utilizara como textil. En contra de la mayoría de las suposiciones, estiman que las telas de polietileno pueden tener un impacto ambiental menor durante su ciclo de vida que las telas de algodón y nailon.
Los investigadores esperan que las telas hechas de polietileno puedan proporcionar un incentivo para reciclar bolsas de plástico y otros productos de polietileno en textiles portátiles, lo que aumenta la sostenibilidad del material.
“Una vez que alguien arroja una bolsa de plástico al océano, eso es un problema. Pero esas bolsas podrían reciclarse fácilmente, y si puedes convertir polietileno en una zapatilla o una sudadera con capucha, tendría sentido económico recoger estas bolsas y reciclarlas”. “, dice Svetlana Boriskina, científica investigadora del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT.
Mecha de agua
Una molécula de polietileno tiene una columna vertebral de átomos de carbono, cada uno con un átomo de hidrógeno unido. La estructura simple, repetida muchas veces, forma una arquitectura similar al teflón que resiste adherirse al agua y otras moléculas.
“Todas las personas con las que hablamos dijeron que el polietileno podría mantenerte fresco, pero no absorbería el agua ni el sudor porque rechaza el agua y, por eso, no funcionaría como textil”, dice Boriskina.
Sin embargo, ella y sus colegas intentaron fabricar fibras tejibles a partir de polietileno. Comenzaron con polietileno en su forma de polvo crudo y utilizaron equipos de fabricación textil estándar para fundir y extruir polietileno en fibras delgadas, similar a producir hebras de espagueti. Sorprendentemente, encontraron que este proceso de extrusión oxidaba ligeramente el material, cambiando la energía superficial de la fibra de modo que el polietileno se volvía débilmente hidrófilo y capaz de atraer moléculas de agua a su superficie.
El equipo utilizó una segunda extrusora estándar para juntar varias fibras de polietileno para hacer un hilo que se puede tejer. Descubrieron que, dentro de una hebra de hilo, los espacios entre las fibras formaban capilares a través de los cuales las moléculas de agua podían absorberse pasivamente una vez atraídas a la superficie de una fibra.
Para optimizar esta nueva capacidad de absorción, los investigadores modelaron las propiedades de las fibras y encontraron que las fibras de cierto diámetro, alineadas en direcciones específicas a lo largo del hilo, mejoraron la capacidad de absorción de las fibras.
Basándose en su modelado, los investigadores hicieron hilo de polietileno con disposiciones y dimensiones de fibra más optimizadas, luego utilizaron un telar industrial para tejer el hilo en telas. Luego probaron la capacidad de absorción de la tela de polietileno sobre algodón, nailon y poliéster sumergiendo tiras de las telas en agua y midiendo el tiempo que tarda el líquido en absorber o trepar por cada tira. También colocaron cada tela en una báscula sobre una sola gota de agua y midieron su peso a lo largo del tiempo a medida que el agua atravesaba la tela y se evaporaba.
En cada prueba, las telas de polietileno eliminaron y evaporaron el agua más rápido que otras telas comunes. Los investigadores sí observaron que el polietileno perdió parte de su capacidad de atraer agua con la humectación repetida, pero simplemente aplicando algo de fricción o exponiéndolo a la luz ultravioleta, indujeron al material a volverse hidrófilo nuevamente.
“Puede refrescar el material frotándolo contra sí mismo, y de esa manera mantiene su capacidad de absorción”, dice Boriskina. “Puede bombear la humedad de forma continua y pasiva”.
Ciclo ecológico de las bolsas de plástico
El equipo también encontró una manera de incorporar color en las telas realizadas con bolsas de plástico recicladas, lo que ha sido un desafío, nuevamente debido a la resistencia del material a unirse con otras moléculas, incluidas las tintas y tintes tradicionales. Los investigadores agregaron partículas de colores al polietileno en polvo antes de extruir el material en forma de fibra. De esta manera, las partículas se encapsularon dentro de las fibras, impartiéndoles color con éxito.
“No necesitamos pasar por el proceso tradicional de teñir textiles sumergiéndolos en soluciones de productos químicos agresivos”, dice Boriskina. “Podemos colorear las fibras de polietileno de forma completamente seca y, al final de su ciclo de vida, podríamos fundirlas, centrifugarlas y recuperar las partículas para usarlas de nuevo”.
El proceso de coloración en seco del equipo contribuye a la huella ecológica relativamente pequeña que tendría el polietileno si se usara para fabricar textiles, dicen los investigadores. El equipo calculó esta huella mediante el uso de una herramienta de evaluación del ciclo de vida comúnmente utilizada por la industria textil. Teniendo en cuenta las propiedades físicas del polietileno y los procesos necesarios para fabricar y colorear las telas, los investigadores descubrieron que se requeriría menos energía para producir textiles de polietileno, en comparación con el poliéster y el algodón.
“El polietileno tiene una temperatura de fusión más baja, por lo que no es necesario calentarlo tanto como otros materiales poliméricos sintéticos para hacer hilo, por ejemplo”, explica Boriskina. “La síntesis de polietileno en bruto también libera menos gases de efecto invernadero y calor residual que la síntesis de materiales textiles más convencionales, como el poliéster o el nailon. El algodón también requiere mucha tierra, fertilizantes y agua para crecer, y se trata con productos químicos agresivos, que todos viene con una enorme huella ecológica “.
En su fase de uso, la tela de polietileno también podría tener un impacto ambiental menor, dice, ya que requeriría menos energía para lavar y secar el material en comparación con el algodón y otros textiles.
“No se ensucia porque nada se le pega”, dice Boriskina. “Podría lavar polietileno en el ciclo frío durante 10 minutos, en lugar de lavar algodón en el ciclo caliente durante una hora”.
El equipo está explorando formas de incorporar telas de polietileno en ropa deportiva liviana, vestimenta militar e incluso trajes espaciales de próxima generación, como escudos de polietileno contra la radiación dañina de rayos X del espacio.
Artículo en inglés.