Científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur NTU Singapur han desarrollado un 'papel' a base de polen que, después de imprimirse, se puede 'borrar' y reutilizar varias veces sin dañar el papel.
En un artículo de investigación publicado en línea en Materiales Avanzadosel 5 de abril, los científicos de NTU Singapur demostraron cómo se podían imprimir imágenes en color de alta resolución en el papel de polen hipoalergénico con una impresora láser y luego "desimprimirlas", eliminando completamente el tóner sin dañar el papelcon una solución alcalina, demostraron que este proceso podía repetirse hasta por lo menos ocho veces.
Este innovador papel de polen listo para imprimir podría convertirse en una alternativa ecológica al papel convencional, que se fabrica a través de un proceso de varios pasos con un impacto ambiental negativo significativo, dijo el equipo de la NTU dirigido por los profesores Subra Suresh y Cho Nam-Jon.
También podría ayudar a reducir las emisiones de carbono y el uso de energía asociados con el reciclaje de papel convencional, que implica la eliminación de pulpa, el detonado eliminación del tóner de la impresora y la reconstrucción.
Los otros miembros de este equipo de investigación de la NTU son el investigador Dr. Ze Zhao, los estudiantes graduados Jingyu Deng y Hyunhyuk Tae, y el ex estudiante graduado Mohammed Shahrudin Ibrahim.
El profesor Subra Suresh, presidente de la NTU y autor principal del artículo, dijo: "A través de este estudio, demostramos que podíamos imprimir imágenes en color de alta resolución en papel producido a partir de un material natural de origen vegetal que se volvió hipoalergénicoa través de un proceso que desarrollamos recientemente. Demostramos aún más la viabilidad de hacerlo repetidamente sin destruir el papel, haciendo de este material una alternativa ecológica viable al papel convencional a base de madera. Este es un nuevo enfoque para el reciclaje de papel, no solo porhaciendo papel de una manera más sostenible, sino también alargando la vida útil del papel para que obtengamos el máximo valor de cada papel que producimos.Los conceptos establecidos aquí, con mayores desarrollos en la fabricación escalable, podrían adaptarse y ampliarsepara producir otros productos basados en papel "directamente imprimibles", como cajas y contenedores de almacenamiento y envío".
El profesor Cho Nam-Joon, autor principal del artículo, dijo: "Además de ser fácilmente reciclable, nuestro papel a base de polen también es muy versátil. A diferencia del papel convencional a base de madera, el polen se genera en grandes cantidades y es naturalmente renovable, lo que lo convierte en una materia prima potencialmente atractiva en términos de escalabilidad, economía y sostenibilidad ambiental. Además, al integrar materiales conductores con el papel de polen, podríamos usar el material en electrónica blanda, sensores ecológicos y generadores para lograr funciones avanzadas.y propiedades".
Esta innovación se suma a la serie de descubrimientos y avances tecnológicos promovidos por investigadores de NTU de muchas disciplinas, cuya investigación académica de vanguardia traduce el compromiso de NTU con la sustentabilidad en prácticas que benefician a la industria y la sociedad, en línea con la visión descrita en la Universidad de SustentabilidadManifiesto lanzado en 2021 y el plan estratégico NTU 2025.
Se ha presentado una solicitud de patente basada en esta innovación de NTU.
Una forma más sostenible de fabricar papel
El papel convencional está hecho de fibras de celulosa que se encuentran en la madera, y el proceso de fabricación del papel implica pasos intensivos en energía que incluyen la tala, el descortezado y el astillado. La industria de la pulpa y el papel representa del 33 al 40 por ciento de toda la madera industrial comercializada a nivel mundial[1], esta forma de fabricación de papel se suma al problema global de la deforestación y el aumento de las emisiones de carbono.
Los granos de polen, por el contrario, se generan regularmente y en grandes cantidades como portadores de material genético en la reproducción de las plantas. El proceso de fabricación de papel a base de polen es similar a la fabricación de jabón tradicional, que es mucho más simple y consume menos energía.
Usando hidróxido de potasio, los científicos primero eliminaron los componentes celulares encapsulados en granos de polen de girasol duros y los convirtieron en partículas de microgel suave. Este paso también elimina el componente del polen que causa alergias.
Luego, los científicos usaron agua desionizada para eliminar las partículas no deseadas del microgel de polen resultante, antes de colocarlo en un molde de 22 cm x 22 cm para que se seque al aire. Esto forma un trozo de papel de aproximadamente 0,03 mm de grosor o aproximadamente la mitadel grosor del cabello humano.
Investigaciones anteriores realizadas por el mismo equipo de la NTU demostraron que el papel de polen puede doblarse y enrollarse en respuesta a la humedad del aire. Para 'estabilizar' el papel y hacerlo insensible a la humedad, los científicos lo sumergieron en ácido acético, uncomponente activo en vinagre.
Imprimir, enjuagar y repetir
Para demostrar la imprimibilidad de su papel de polen de girasol, los científicos de la NTU imprimieron una pintura de Vincent Van GoghGirasolesserie usando una impresora láser. Descubrieron que el papel pasó a través de la impresora sin rasgarse ni dañarse.
Ninguna de las partículas de polvo de tóner se desprendió cuando se pegó la cinta en la imagen impresa y se retiró, lo que sugiere que la capa de tóner se depositó bien en la superficie del papel de polen.
Si bien los colores de la imagen impresa en papel de polen diferían ligeramente de la misma imagen impresa en papel convencional en parte debido a las diferencias en los tratamientos posteriores, la resolución y la claridad de la imagen en ambos tipos de papel eran comparables.
Los científicos también descubrieron que la inmersión posterior en agua no dañó ni ablandó el papel de polen impreso, un resultado esencial para los materiales utilizados para la impresión.
El equipo de la NTU mostró a continuación que el papel de polen se podía dejar sin imprimir. La "desimpresión" es un concepto que ha surgido en los últimos años como una alternativa ecológica a los métodos convencionales para eliminar el tóner del papel usado antes de que se recicle.implica el debilitamiento de la unión entre el polvo de tóner y el papel para la impresión láser.
Los científicos lo hicieron sumergiendo el papel y frotándolo suavemente en un reactivo de laboratorio común que es alcalino durante dos minutos. El papel de polen se hinchó cuando se sumergió en la solución alcalina, lo que provocó que la capa de tóner se desintegrara mecánicamente y se separara del papel..
Hinchado por el proceso de desimpresión, el papel se dejó encoger en etanol durante cinco minutos y luego se secó al aire. Después de tratarlo con ácido acético, el papel estaba listo para imprimir nuevamente.
Este proceso de tratar el papel de polen con ácido, imprimir y luego enjuagar la imagen impresa, podría repetirse otras ocho veces sin perder la integridad estructural del papel o la calidad de las imágenes impresas.
Esto contrasta con las técnicas de desimpresión utilizadas para el papel convencional que implican el uso de productos químicos por ejemplo, cloroformo o acetona para debilitar la unión entre el tóner y el papel, o el uso de luz de alta intensidad para eliminar el tóner de la hoja impresa.papel. Ambos pasos podrían dañar la integridad física del papel, haciéndolo inadecuado para la reimpresión. Además, el uso de productos químicos podría presentar riesgos ambientales y para la salud, dijeron los científicos.
Además del polen de girasol, los científicos de la NTU descubrieron que los granos de polen de camelia y loto también podrían usarse para hacer un material similar al papel, similar al papel de polen de girasol. Su trabajo muestra que más de un tipo de polen podría serutilizado para crear alternativas a base de polen al papel convencional.
Este estudio se basa en el cuerpo de investigación del equipo sobre el polen realizado en la NTU durante los últimos años. Los profesores Cho y Suresh y su equipo de investigación demostraron previamente que el papel de polen podría doblarse, enrollarse e incluso arrastrarse como una oruga en respuesta a cambiosniveles de humedad en el aire, lo que hace que el material sea un candidato potencial para aplicaciones en robótica blanda.
El mismo equipo también demostró que podían hacer que el papel de polen se plegara en diferentes configuraciones 3D imprimiendo diferentes patrones en el papel.
[1] Pasta y papel, WWF
Vídeo: http://youtu.be/lqQ69Zl0z1o
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Nanyang. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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