Investigadores han desarrollado una espuma de amortiguación a partir de desechos de cartón. Se informa que su material reciclado es más resistente y aislante que la espuma de plástico tradicional utilizada para amortiguación.

Se ha preparado una nueva espuma biodegradable con baja densidad (0,065-0,081 g/cm3), alta porosidad (>92%), baja conductividad térmica (0,044 W/mK), excelentes propiedades mecánicas y excelentes propiedades de amortiguación mediante un método verde simple utilizando papel de desecho sin ningún tratamiento químico como materia prima. La estructura porosa y el esqueleto celular reforzado formado por las fibras de papel de desecho acopladas con PVA y gelatina, respectivamente (estructura de "puente-enlace" y "membrana-enlace"), dan a la espuma una excelente coordinación entre las propiedades de aislamiento térmico y absorción de energía, que se consideran típicamente incompatibles entre sí en materiales de espuma de amortiguación convencionales.

Además, al impregnar un fluido de espesamiento por corte (STF) en la espuma a base de papel de desecho, se preparó con éxito un material de embalaje de amortiguación biodegradable con una absorción de energía ultralta para la entrega de productos en entornos extremos, como lanzamientos aéreos sin paracaídas. Los hallazgos demuestran que cuando la velocidad de impacto externa supera la velocidad de corte crítica de STF, la fracción de masa aumentada y el contenido de STF pueden mejorar las propiedades de absorción de energía de la espuma a base de papel de desecho, mejorando significativamente su rendimiento de amortiguación dinámica (STF puede disminuir la aceleración máxima de impacto en hasta un 85%).

El papel de desecho es uno de los tipos de desechos más comunes acumulados en el hogar. Los periódicos y el correo no deseado, pero también los sobres de cartón y las cajas de cartón, a menudo se encuentran en abundancia, ya que las compras en línea continúan siendo populares.

Los investigadores querían convertir estos contenedores y desechos de papel en materiales de envío resistentes pero ligeros. Actualmente, para mantener los productos electrónicos y los juguetes bien protegidos dentro de una caja, se utilizan materiales de amortiguación moldeados, como el poliestireno expandido.

Una alternativa sostenible podrían ser los aerogeles de celulosa ligeros, pero los métodos actuales para producirlos a partir de papel de desecho requieren varios pasos de tratamiento químico.

Por lo tanto, Jinsheng Gou, profesor asociado en la Universidad Forestal de Beijing y profesor asociado visitante en la Universidad de Columbia Británica, y sus colegas querían encontrar una forma más sencilla de fabricar un material de espuma a base de papel de desecho que pudiera resistir los envíos de embalaje difíciles.

Más resistente que las espumas de plástico

Para crear la espuma, el equipo trituró los restos de cartón en una licuadora para crear una pulpa, luego la mezcló con gelatina o pegamento de polivinilo acetato (PVA). Las mezclas se vertieron en moldes, se refrigeraron y luego se liofilizaron para formar espumas de amortiguación.

Las espumas a base de papel sirvieron como buenos aislantes térmicos y fuertes absorbentes de energía, incluso mejores que algunas espumas de plástico, encontraron los científicos. El equipo luego creó una versión resistente de su espuma de papel de desecho combinando la pulpa, gelatina, pegamento PVA y un fluido a base de sílice que se endurece cuando se aplica fuerza.

La espuma a base de cartón resistió los golpes de un martillo sin desmoronarse. La espuma podría ser utilizada en entregas con fuerza intensa, como lanzamientos aéreos sin paracaídas, según los investigadores. Los científicos dicen que su trabajo ofrece un método simple pero eficiente para reciclar el cartón y crear materiales de embalaje más sostenibles desde el punto de vista ambiental.

El estudio fue publicado en ACS Sustainable Chemistry & Engineering.