El polietileno se está volviendo a tejer para obtener posibles tejidos que se puedan llevar puestos.
Este material fue descartado hace mucho tiempo, debido a que retiene el agua y el sudor.
Ahora, ingenieros del MIT han hilado polietileno hasta convertirlo en fibras e hilos diseñados para evacuar la humedad.
Al considerar materiales que podrían convertirse en los tejidos del futuro, los científicos han descartado en gran medida una opción ampliamente disponible: el polietileno.
Material propio del film plástico y de las bolsas de la compra, el polietileno es fino y ligero, y podría mantenerte más fresco que la mayoría de los textiles, porque deja pasar el calor en lugar de atraparlo. Sin embargo, el polietileno también retendría el agua y el sudor, ya que es incapaz de absorber y evaporar la humedad. Esta propiedad antihumectante ha sido un obstáculo importante para la adopción del polietileno como textil para prendas.
Ahora, ingenieros del MIT han hilado polietileno hasta convertirlo en fibras e hilos diseñados para evacuar la humedad. Con estos hilos tejieron tejidos sedosos y ligeros que absorben y evaporan el agua más rápidamente que textiles habituales como el algodón, el nailon y el poliéster.
También han calculado la huella ecológica que tendría el polietileno si se produjera y utilizara como textil. Contrariamente a la mayoría de las suposiciones, estiman que los tejidos de polietileno podrían tener un menor impacto ambiental a lo largo de su ciclo de vida que los textiles de algodón y nailon.
Los investigadores esperan que los tejidos fabricados con polietileno puedan servir de incentivo para reciclar bolsas de plástico y otros productos de polietileno en textiles para prendas, lo que contribuiría a la sostenibilidad del material.
“Cuando alguien tira una bolsa de plástico al océano, eso es un problema. Pero esas bolsas podrían reciclarse fácilmente, y si se puede convertir el polietileno en una zapatilla o una sudadera, tendría sentido económico recoger estas bolsas y reciclarlas”, afirma Svetlana Boriskina, científica investigadora del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT.
Boriskina y sus colegas han publicado hoy sus conclusiones en Nature Sustainability.
Absorción de agua
Una molécula de polietileno tiene una cadena principal de átomos de carbono, y cada uno de ellos tiene unido un átomo de hidrógeno. Esta estructura sencilla, repetida muchas veces, forma una arquitectura similar al teflón que repele la adhesión al agua y a otras moléculas.
“Todas las personas con las que hablamos decían que el polietileno podría mantenerte fresco, pero que no absorbería el agua ni el sudor porque repele el agua y, por ello, no funcionaría como textil”, afirma Boriskina.
Aun así, ella y sus colegas intentaron fabricar fibras tejibles a partir de polietileno. Partieron del polietileno en su forma de polvo bruto y utilizaron equipos estándar de fabricación textil para fundir y extruir el polietileno en fibras finas, de forma parecida a la producción de hebras de espagueti. Sorprendentemente, descubrieron que este proceso de extrusión oxidaba ligeramente el material, modificando 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 agrupar varias fibras de polietileno y obtener un hilo tejible. 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 de forma pasiva una vez atraídas a la superficie de una fibra.
Para optimizar esta nueva capacidad de absorción, los investigadores modelizaron las propiedades de las fibras y descubrieron que las fibras de un determinado diámetro, alineadas en direcciones específicas a lo largo del hilo, mejoraban su capacidad de absorción.
Sobre la base de su modelización, los investigadores fabricaron un hilo de polietileno con disposiciones y dimensiones de fibra más optimizadas y, a continuación, utilizaron un telar industrial para tejer el hilo y obtener tejidos. Después, pusieron a prueba la capacidad de absorción del tejido de polietileno frente al algodón, el nailon y el poliéster, sumergiendo tiras de los tejidos en agua y midiendo el tiempo que tardaba el líquido en ascender por cada tira. También colocaron cada tejido sobre una balanza, sobre una única gota de agua, y midieron su peso a lo largo del tiempo mientras el agua era absorbida a través del tejido y se evaporaba.
En todas las pruebas, los tejidos de polietileno absorbieron y evaporaron el agua más rápido que otros textiles habituales. Los investigadores observaron que el polietileno perdía parte de su capacidad de atraer agua tras mojarse repetidamente, pero que, simplemente aplicando algo de fricción o exponiéndolo a luz ultravioleta, conseguían que el material volviera a ser hidrófilo.
“Puedes regenerar el material frotándolo contra sí mismo, y de esa manera mantiene su capacidad de absorción”, afirma Boriskina. “Puede extraer la humedad de forma continua y pasiva.”
Ciclo ecológico
El equipo también encontró una manera de incorporar color a los tejidos de polietileno, algo que ha supuesto un desafío, de nuevo debido a la resistencia del material a unirse con otras moléculas, incluidas las tintas y los colorantes tradicionales. Los investigadores añadieron partículas coloreadas al polietileno en polvo antes de extruir el material en forma de fibra. De este modo, las partículas quedaron encapsuladas dentro de las fibras, logrando así darles color.
“No necesitamos pasar por el proceso tradicional de teñir textiles sumergiéndolos en soluciones de productos químicos agresivos”, afirma 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 volver a usarlas.”
El proceso de coloración en seco del equipo contribuye a la huella ecológica relativamente pequeña que tendría el polietileno si se utilizara para fabricar textiles, según afirman los investigadores. El equipo calculó esta huella mediante una herramienta de evaluación del ciclo de vida de uso habitual en la industria textil. Teniendo en cuenta las propiedades físicas del polietileno y los procesos necesarios para fabricar y colorear los tejidos, los investigadores descubrieron que se necesitaría 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 hay que calentarlo tanto como otros materiales poliméricos sintéticos para fabricar hilo, por ejemplo”, explica Boriskina. “La síntesis del polietileno 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, fertilizante y agua para cultivarse, y se trata con productos químicos agresivos, lo que supone una enorme huella ecológica.”
En su fase de uso, el tejido de polietileno también podría tener un menor impacto ambiental, afirma, 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 adhiere a él”, afirma Boriskina. “Podrías lavar el polietileno en el ciclo de frío durante 10 minutos, frente a lavar el algodón en el ciclo de agua caliente durante una hora.”
“Aunque es un hallazgo sorprendente, creo que el diseño de los experimentos y los datos son muy convincentes”, afirma Shirley Meng, científica de materiales de la Universidad de California en San Diego, que no participó en la investigación. “Según los datos presentados en el artículo, el tejido de PE concreto que se describe aquí presenta propiedades superiores a las del algodón. El punto principal es que el PE reciclado puede utilizarse para fabricar textiles, un producto de gran valor. Esta es la pieza que faltaba en el reciclaje de PE y en la economía circular.”
El equipo está explorando formas de incorporar los tejidos de polietileno en ropa deportiva ligera con refrigeración pasiva, en vestuario militar e incluso en trajes espaciales de nueva generación, ya que el polietileno protege frente a la dañina radiación de rayos X del espacio.
El equipo internacional incluyó investigadores del MIT, de la Universidad Politécnica de Turín (Italia), del Centro de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de los Estados Unidos, Centro de Soldados, del Instituto del Cáncer Dana-Farber, del INRIM Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (Italia), de la Agencia de Defensa para la Tecnología y la Calidad (Corea del Sur) y del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (México).
Esta investigación contó, en parte, con el respaldo de la Oficina de Investigación del Ejército de los Estados Unidos, el
Instituto Advanced Functional Fabrics of America (AFFOA), la Iniciativa MIT de Ciencia y Tecnología Internacional (MISTI), el Centro Deshpande del MIT y el Programa de Nanotecnología MIT-Tecnológico de Monterrey.
