Desarrollan una purpurina sostenible, biodegradable y vegana a partir de celulosa

La purpurina es un problema para los padres y profesores de primaria por su factor de molestia general, pero también por estar hecha de materiales tóxicos e insostenibles, con lo que contribuye a la contaminación por plásticos.

Ahora, investigadores de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, han encontrado una forma de fabricar purpurina sostenible, no tóxica, vegana y biodegradable a partir de celulosa, el principal componente de las paredes celulares de plantas, frutas y verduras, y que es tan brillante como la original, según publican en la revista Nature Materials.

La purpurina está hecha de nanocristales de celulosa, que pueden curvar la luz de tal manera que crean colores vivos mediante un proceso llamado color estructural. El mismo fenómeno produce algunos de los colores más brillantes de la naturaleza –como los de las alas de las mariposas y las plumas de los pavos reales– y da lugar a tonalidades que no se desvanecen, ni siquiera después de un siglo.

Gracias a las técnicas de autoensamblaje que permiten a la celulosa producir películas de colores intensos, los investigadores afirman que sus materiales podrían utilizarse para sustituir a las partículas de purpurina de plástico y a los diminutos pigmentos de efecto mineral que se utilizan ampliamente en los cosméticos. En Europa, la industria cosmética utiliza unas 5.500 toneladas de microplásticos al año.

Las películas de nanocristales de celulosa preparadas por el equipo pueden fabricarse a escala mediante procesos de bobinado como los utilizados para fabricar papel a partir de pulpa de madera, y es la primera vez que estos materiales se fabrican a escala industrial.

«Los pigmentos convencionales, como la purpurina de todos los días, no se producen de forma sostenible, explica la profesora Silvia Vignolini, del Departamento de Química Yusuf Hamied de Cambridge, autora principal del artículo. Llegan al suelo, al océano y contribuyen a un nivel general de contaminación. Los consumidores están empezando a darse cuenta de que, aunque los brillos son divertidos, también tienen daños reales para el medio ambiente».

El grupo de investigación de Vignolini lleva muchos años extrayendo celulosa de la pulpa de madera y transformándola en materiales brillantes y coloridos, que podrían utilizarse para sustituir a los pigmentos tóxicos empleados en numerosos productos de consumo, como pinturas y cosméticos.

«El reto ha sido cómo controlar las condiciones para poder gestionar simultáneamente todas las interacciones físico-químicas, desde la nanoescala hasta varios metros, para poder producir estos materiales a escala», explica el primer autor, Benjamin Droguet, también del Departamento de Química.

Al optimizar cuidadosamente la solución de celulosa y los parámetros de recubrimiento, el equipo de investigación pudo controlar totalmente el proceso de autoensamblaje, de modo que el material pudiera fabricarse en una máquina de rollo a rollo. Su proceso es compatible con las máquinas existentes a escala industrial.

Utilizando materiales de celulosa disponibles en el mercado, transformados en una suspensión líquida adecuada en pocos pasos, el equipo demostró la deposición y el secado continuos de la suspensión que contiene celulosa en una máquina comercial de rollo a rollo.

Después de producir las películas de celulosa a gran escala, los investigadores las molieron en partículas del tamaño utilizado para hacer brillos o pigmentos de efecto. Las partículas resultantes son biodegradables, no contienen plástico y no son tóxicas. La demostración del proceso de fabricación en un equipo comercial es un paso importante para que el nuevo material esté disponible fuera del laboratorio.

Además, el proceso consume mucha menos energía que los métodos convencionales. Cuando no utilizan polímeros sintéticos, las empresas suelen emplear mica y dióxido de titanio combinados en un pigmento de efecto.

Sin embargo, el dióxido de titanio ha sido prohibido recientemente en la UE para su aplicación en alimentos debido a sus posibles efectos cancerígenos, mientras que la extracción de mica suele realizarse en países en desarrollo que pueden recurrir a prácticas de explotación, incluido el trabajo infantil.

«Tradicionalmente, los minerales de los pigmentos de efecto tienen que calentarse a temperaturas de hasta 800ºC para formar partículas de pigmento. Si se tiene en cuenta la cantidad de pigmentos minerales de efecto que se produce en todo el mundo, se comprende que su uso es perjudicial para el planeta», afirma Droguet.

«Creemos que este producto podría revolucionar la industria cosmética al proporcionar un pigmento y una purpurina totalmente sostenibles, biodegradables y veganos», añade Vignolini.

Aunque todavía es necesario optimizar el proceso, los investigadores esperan crear una empresa derivada para comercializar sus pigmentos y purpurinas en los próximos años. Advierten de que «será igual de molesta que la convencional, pero no dañará el planeta y será segura para los más pequeños»