Todos conocemos el procedimiento. Metes tus camisas y ropa interior manchadas en la lavadora, viertes un tapón de detergente azul brillante y dejas que el electrodoméstico haga su magia.
Aunque damos por sentada esta tarea cotidiana, las lavadoras ahorran, en promedio, varias horas de trabajo manual por carga. Sin embargo, también ocultan una enorme huella ambiental. El lavado tradicional consume cantidades ingentes de agua potable, principalmente porque las máquinas deben realizar múltiples ciclos de enjuague solo para eliminar el detergente. Peor aún, los restos de detergente químico terminan en nuestros ríos, lagos y océanos, arrastrando consigo microfibras de plástico.
Ahora, un equipo de científicos en China ha dado con una solución interesante. No han inventado un nuevo detergente, sino un recubrimiento textil versátil y autolimpiante que elimina por completo la necesidad de usar detergentes.
Al rociar alternativamente los tejidos con dos polímeros específicos, los investigadores crearon una capa de hidratación microscópica que actúa como un escudo invisible. Al enjuagar el tejido recubierto con agua corriente, las manchas, la grasa e incluso las bacterias se desprenden fácilmente.
El sucio secreto para quedar limpio
Las lavadoras modernas se han vuelto mucho más eficientes en el consumo de agua con el paso de los años. Algunos sistemas de carga frontal ahora utilizan 60 litros de agua o menos por ciclo. Esto representa una gran mejora con respecto a antes, pero sigue siendo una cantidad considerable. La principal desventaja ambiental de las lavadoras se ha mantenido prácticamente igual: la limpieza requiere productos químicos para eliminar la suciedad, lo que genera inherentemente aguas residuales.
Los detergentes son los verdaderos culpables. Confiamos en ellos para reducir la tensión superficial del agua y eliminar la suciedad grasa. Sin embargo, las fórmulas de los detergentes requieren mucho enjuague para que los residuos químicos no irriten la piel ni causen molestias respiratorias.
Además, la agitación mecánica de las lavadoras, combinada con los tensioactivos, acelera drásticamente la liberación de microplásticos de prendas sintéticas como el poliéster. Sólo en China, el lavado doméstico genera aproximadamente 10 mil millones de toneladas de aguas residuales al año.
Construyendo un nanoescudo de agua
Los científicos ya habían intentado crear tejidos autolimpiables. Algunos investigadores se inspiraron en la naturaleza, imitando la textura ultrarrepelente al agua de la hoja de loto. Sin embargo, aunque estas superficies superhidrofóbicas repelen el agua, no logran eliminar los residuos grasos. Otros grupos de investigación utilizan recubrimientos de dióxido de titanio que descomponen las manchas al exponerse a la luz. Pero estos no funcionan en la oscuridad.
El equipo de investigación chino optó por un enfoque diferente. Recurrieron a la física de interfaces.
“Lo que nos inspiró en un principio no fue la colada en sí, sino una cuestión más fundamental en la química interfacial: ¿qué tipo de superficie puede evitar que los contaminantes se adhieran con la suficiente fuerza como para poder eliminarlos solo con agua?”, afirma Chongling Cheng, de la Universidad del Sudeste de China, según informa Chemistry World.
El equipo roció dos polímeros con cargas opuestas —poli(cloruro de dialildimetilamonio) (PDADMAC) y poli(ácido vinilsulfónico) (PVS)— sobre las telas. Repitieron este proceso de rociado cinco veces, creando así un recubrimiento multicapa. Este proceso deposita una alta densidad de grupos sulfonato en la superficie del tejido.Estos grupos químicos atraen fuertemente las moléculas de agua del entorno circundante.
“En estudios anteriores, descubrimos que las superficies con alta carga pueden estabilizar una capa de hidratación robusta”, declaró Cheng a C&EN. “Eso nos hizo replantearnos una premisa básica de la limpieza. En lugar de intentar eliminar los contaminantes una vez que se adhieren, ¿podríamos lograr que sea menos probable que se adhieran desde el principio?”
En lugar de repeler el agua como los intentos anteriores de autolimpieza de telas, la tela la absorbe. Crea una barrera microscópica permanente de moléculas de agua. Cuando la mancha de aceite o suciedad entra en contacto con la camisa, se observa que permanece en la superficie, pero en realidad descansa sobre esta capa de agua en lugar de unirse químicamente a las fibras textiles subyacentes. Dado que la mancha no puede adherirse profundamente a la tela, un simple enjuague con agua del grifo la elimina fácilmente. Lo realmente novedoso de este método es que no se basa en la degradación química ni en catalizadores para limpiar la tela, sino en la física interfacial pura.
Prueba de kétchup, aceite de motor y lavadora
Quizás te preguntes qué tal funciona en la vida real. ¿Realmente elimina las manchas difíciles?
El equipo de investigación probó el recubrimiento en algodón, seda y poliéster. Untaron las telas tratadas con salsa de soja, kétchup y aceite de motor de alta viscosidad.
Cuando lavaron la ropa con un solo ciclo de enjuague con agua corriente, las manchas desaparecieron. El rendimiento igualó o incluso superó al de los tejidos sin tratar lavados con detergentes de primera calidad a través de un riguroso ciclo de lavado y enjuague de cinco pasos.
“Si bien las multicapas ya se aplican con éxito en aplicaciones con alta tendencia a la suciedad, como la filtración por membrana, nunca había pensado en su utilidad en tejidos autolimpiables”, declaró a C&EN Wiebe M. de Vos, de la Universidad de Twente, quien no participó en el estudio. “Sin duda, me impresiona su rendimiento y me gusta cómo los autores demuestran la versatilidad del recubrimiento aplicándolo a diferentes tejidos y manchas”.
¿Y qué hay del sudor, el olor corporal y el moho? El escudo de hidratación también bloquea las manchas biológicas. El equipo descubrió que el recubrimiento evita que las bacterias y los hongos se arraiguen en la tela.
Este método de un solo enjuague reduce el consumo de agua, electricidad y tiempo en aproximadamente un 82%.
La conexión con los microplásticos
Quizás el beneficio medioambiental más interesante tenga que ver con los microplásticos. Sin los tensioactivos jabonosos que reducen la tensión superficial del agua y debilitan la integridad estructural de los hilos sintéticos, los tejidos desprenden muchas menos fibras microscópicas.
“Sin la ayuda de detergente, resulta mucho más difícil que los microplásticos lleguen al agua”, explica Cheng. “Por lo tanto, este método puede ayudar a reducir la liberación de microplásticos de dos maneras simultáneamente: reduciendo la generación de fibras y reduciendo su dispersión”.
¿Se puede comprar ahora mismo? Todavía no.
El recubrimiento demostró ser extraordinariamente duradero en condiciones de laboratorio. Sobrevivió a 100 ciclos de lavado, 2000 pliegues e incluso a la abrasión con papel de lija. Los investigadores también probaron los compuestos químicos subyacentes en células de ratón y semillas de frijol rojo, y descubrieron que eran biológicamente seguros y no tóxicos.
Con un coste aproximado de 50 centavos por metro cuadrado —el mismo que el de una camiseta—, el tratamiento resulta un poco más caro inicialmente que una botella de jabón. Sin embargo, los científicos señalan que este coste se amortiza rápidamente gracias al considerable ahorro en detergente, agua y electricidad.
Sin embargo, no es perfecto. La principal preocupación es que el recubrimiento reduzca drásticamente la biodegradación de los textiles tratados. Si el tratamiento se elimina, la ropa vieja que deba desecharse podría no ser reciclable.
Otra preocupación tiene que ver con las partículas duras. Si bien la barrera impermeable repele el aceite y el kétchup a la perfección, los objetos microscópicos afilados, como la arena fina, pueden rayar y dañar mecánicamente las capas de polímero con el tiempo. Es necesario realizar una evaluación completa del ciclo de vida para confirmar el verdadero impacto ambiental del recubrimiento, lo que podría llevar varios años de estudio.
Los hallazgos aparecieron en la revista Communications Chemistry.
Fuente: ZME Science.