Investigadores del departamento de Ingeniería Química, Química Física y Ciencia de los Materiales de la Universidad de Huelva (UHU) han desarrollado un lubricante ecológico a partir del quitosano, un compuesto natural derivado de las cáscaras de crustáceos, como las gambas o los cangrejos.
La nueva grasa mejora propiedades como la consistencia y la resistencia térmica respecto a los productos tradicionales, por lo que su elaboración, según indica la Fundación Descubre en una nota, es "un paso más" para el diseño de otras fórmulas "respetuosas con el medio ambiente".
Los componentes principales de un lubricante son el aceite y el agente espesante. En las grasas convencionales, el aceite es de origen mineral o sintético, mientras que el espesante está formado por jabones metálicos de litio, calcio, sodio o aluminio. "Estos productos comerciales, a pesar de su alta efectividad, tienen efectos negativos sobre los ecosistemas", señalan los expertos, quienes apuntan como ejemplo la inhibición del crecimiento de los árboles, la toxicidad para la vida acuática o la contaminación de suelo y agua a muy largo plazo.
Por ello, la industria ha decidido apostar por "nuevas fórmulas verdes", ha subrayado la autora principal de este proyecto, Concepción Valencia, de la Universidad de Huelva, quien ha explicado que la novedad introducida se basa en la sustitución de los jabones metálicos por un material biodegradable --el quitosano--, un compuesto derivado de la quitina, la sustancia principal que forma los caparazones de insectos, arácnidos y crustáceos.
Así, Valencia ha afirmado que un lubricante biodegradable debe incluir un agente espesante obtenido a partir de recursos renovables, al tiempo que ha destacado dos grandes ventajas del quitosano, que "son su origen natural y su abundancia en la naturaleza".
Para completar la formulación, el quitosano, previamente sometido a una reacción química, se añade a un aceite vegetal de ricino, un ingrediente más compatible con los elementos metálicos que los aceites tradicionales y con el que se consigue "una mejor lubricación", aseguran los científicos.
A PRUEBA DE CALOR
Los investigadores han sometido el lubricante a diversas pruebas para demostrar su eficacia. Sus resultados se han comparado con dos grasas comerciales elaboradas con jabones metálicos de litio y calcio, tal y como se explica en el artículo 'Rheological and tribological characterization of a new acylated chitosan-based biodegradable lubricating grease: A comparative study with traditional lithium and calcium greases', publicado en la revista Tribology Transactions.
En primer lugar, los expertos han realizado un análisis termogravimétrico para comprobar las variaciones que sufre la grasa cuando se le aplican determinadas temperaturas. Con esta prueba, han medido la estabilidad térmica del material, es decir, la pérdida de la masa con la temperatura.
Según Valencia, la nueva formulación ha mostrado un comportamiento térmico "adecuado", "mejorando incluso la resistencia térmica de los productos comerciales de litio y calcio". "La temperatura crítica de estos lubricantes se sitúa ligeramente por encima de los 200 grados centígrados, mientras que la nueva grasa resiste bien hasta los 300 grados centígrados", añade.
RESISTENTE AL TRABAJO MECÁNICO
También se han estudiado las propiedades reológicas, que son aquéllas que afectan a la deformación del material sometido a temperatura. Para ello, se han evaluado la viscosidad y la viscoelasticidad de los lubricantes.
En este aspecto, la investigadora ha precisado que la grasa biodegradable se comporta de manera "muy similar" a la espesada con litio, ya que, en ambos casos, "el material apenas se ve afectado hasta los 125 grados centígrados".
Además, los expertos han evaluado la estabilidad mecánica, es decir, la aparición de cambios en la consistencia del lubricante a causa de vibraciones o del trabajo mecánico, en general. "Cuando elegimos una grasa para una aplicación concreta, por ejemplo, el engranaje de un motor, es importante que ésta ni se ablande ni se endurezca de forma brusca durante el tiempo de la operación. De lo contrario, se producirían fallos en el funcionamiento de la maquinaria", indica la experta.
Las pruebas realizadas han confirmado que el comportamiento mecánico de la formulación biodegradable es "mejor" que el de las grasas de calcio y "muy parecido" a las de litio.
Por último, se ha determinado el coeficiente de fricción, que se puede relacionar con el ahorro energético que produce una buena lubricación y depende de factores como la velocidad y la temperatura, ante lo que se ha llegado a la conclusión de que es "muy parecido" al de los lubricantes tradicionales, sobre todo cuando se trabaja a alta velocidad.
NUEVOS ESPESANTES DERIVADOS DE LA CELULOSA
Por lo tanto, teniendo en cuenta todas las características, esta grasa ecológica puede ser "una alternativa a las fórmulas convencionales", asevera la investigadora de este proyecto, financiado por la Consejería de Economía y Conocimiento de la Junta de Andalucía.
Entre los próximos objetivos de los investigadores, destaca el estudio de nuevos espesantes sostenibles con el medio ambiente, en especial, los derivados de la celulosa.
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