Una máscara biodegradable que puede proteger cómodamente a su usuario sin dañar el medio ambiente está un paso más cerca de la realidad, gracias a la investigación de McMaster. Centro de Excelencia en Equipos y Materiales de Protección (CEPEM).
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La becaria de investigación postdoctoral Sneha Shanbhag y el candidato a doctorado Rong Wu han desarrollado un filtro de aire transpirable y compostable eficaz hecho de proteína a base de maíz.
Es un avance que promete una línea sostenible de equipos de protección personal, dice el director del centro, Ravi Selvaganapathy, profesor de ingeniería mecánica e ingeniería biomédica en McMaster.
Encontrar formas de ecologizar la industria de EPP siempre ha sido un objetivo para CEPEM, que abrió sus puertas en junio de 2020 en respuesta a la necesidad urgente de experiencia canadiense en el campo.
“Muchos de los materiales de filtro de alta calidad que se usan en el EPP están hechos de materiales derivados de combustibles fósiles que no se degradan naturalmente en el medio ambiente”, dice Selvaganapathy.
“Estos son materiales para siempre que se quedarán atrás si no se desechan adecuadamente y no hay un buen mecanismo para deshacerse de ellos”.
Ver montones de máscaras faciales descartadas motivó a Shanbhag y Wu a encontrar una forma más ambientalmente sostenible de mantener a las personas seguras.
“Ambos nos preocupamos mucho por la tierra y el medio ambiente y queríamos que se desarrollara una opción biodegradable”, dice Wu.
La pareja investigó la zeína, una proteína de maíz con bajo valor nutricional que podría obtenerse potencialmente de los desechos agrícolas, como un polímero rentable a base de plantas.
Desarrollaron un material de filtración viable electrohilando zeína sobre una base de papel. Mejoraron la durabilidad del filtro y la resistencia a la humedad mediante la reticulación de la zeína con ácido cítrico para evitar que se hinche, se agriete o se despegue del soporte de papel.
Y después de probar varios diseños, Shanbhag y Wu descubrieron que apilar las fibras en un filtro plisado mejoraba su transpirabilidad durante el uso a largo plazo, al mismo tiempo que mantenía las cualidades de filtración apropiadas para una máscara de nivel N-95.
Los ensayos encontraron que el material se descompondría en aproximadamente un mes, lo que lo convierte en una alternativa biodegradable viable a los filtros a base de polipropileno en máscaras y respiradores.
“Creo que hay mucho interés en la industria y la comunidad de investigación para producir materiales biodegradables, pero existe una brecha entre nuestro conocimiento de esos materiales y su transformación en PPE funcional”, dice Shanbhag.
«Reconocimos la oportunidad de utilizar las capacidades del centro para desarrollar algo útil que podría ser una solución en los próximos años».
La investigación de Shanbhag y Wu, que recibió fondos del gobierno federal y provincial, fue publicado en la revista Membranas en marzo.
La investigación es un comienzo muy prometedor hacia la creación de PPE biodegradables viables fabricados en Canadá, dice Selvaganapathy.
Junto con la integración de propiedades antimicrobianas en el material, el centro explorará el uso de otros polímeros naturales, como extractos de cáscaras de maíz o trigo, para mejorar aún más la estructura del filtro.
“Por ejemplo, si mezclamos celulosa con zeína para obtener mejores propiedades estructurales, podríamos eliminar esa base de papel y tener un material fuerte, con buena filtración”.
El uso de productos vegetales que actualmente se desperdician ofrece un suministro rentable de materia prima para mantener las máscaras biodegradables financieramente competitivas, dice Selvaganapathy.
Pero también desvía esos productos del flujo de desechos, donde de lo contrario se sumarían a los gases de efecto invernadero cuando se quemen o se eliminen en vertederos.
Shanbhag también está desarrollando un material a base de biopolímeros con propiedades elásticas que podría usarse en el futuro para las correas para las orejas de las máscaras.
Existe un interés significativo en materiales biodegradables y rentables para EPP, dice Selvaganapathy.
“La sustentabilidad se ha convertido en un criterio muy importante para casi todos los fabricantes en Canadá”.
CEPEM enfoca el ingenio de la investigación de ingeniería de McMaster en los desafíos de los EPP de próxima generación, dice John Preston, decano asociado de investigación, innovación y relaciones externas de la Facultad de Ingeniería.
“Vemos que nuestra investigación y desarrollo ayudan a las empresas canadienses a convertirse en líderes mundiales de la industria”.
Escrito por Kim Arnott
Fuente: Universidad McMaster
