Las estructuras de la celulosa vegetal guardan el secreto de un color deslumbrante
Los pigmentos de interferencia suelen emplearse para conseguir ese elegante acabado metalizado de los coches y para que las barras de labios tengan un brillo cautivador. Normalmente se crean depositando capas de un óxido metálico y generan el color mediante la interferencia de la luz que se dispersa en la interfaz de su nanoestructura. «Los pigmentos de interferencia son diferentes de los pigmentos basados en la absorción de la luz, por eso pueden tener un aspecto metálico», explica Silvia Vignolini, coordinadora del proyecto PixCell y profesora de Química y Biomateriales en la Universidad de Cambridge (Reino Unido). «La interferencia de la luz también es responsable por el color que vemos en una burbuja de jabón: el agua es incolora cuando la observamos en un vaso; no obstante, si la capa de agua es muy fina, los colores se pueden reconocer con facilidad».
Hágase la luz
Durante mucho tiempo, la industria de los pigmentos se ha basado en el uso de tintes sintéticos complejos o partículas inorgánicas para producir colores y efectos visuales, como reflejos, luminosidad y brillo. Sin embargo, el desafío para esta industria es el que estos pigmentos suelen fabricarse a partir de materiales inorgánicos que pueden ser difíciles de obtener. Además, muchos pigmentos que utilizan ampliamente dióxido de titanio que, en niveles elevados, puede ser dañino. «Una alternativa para las empresas que traten de ser más ecológicas es crear estructuras de pigmentos de interferencia usando celulosa vegetal», comenta Vignolini. «Lo cierto es que muchas plantas producen colores a través de nanoestructuras de origen natural». Por ejemplo, en algunas frutas y hojas, las fibras de celulosa se ensamblan en estructuras a nanoescala que reflejan con intensidad la luz azul. La replicación del proceso natural de ensamblaje que se realiza en la célula vegetal y la integración de este proceso en los materiales podrían ser la clave para desarrollar diferentes pigmentos fotónicos basados en celulosa. El proyecto PixCell tuvo por objeto avanzar en dos aspectos de este concepto. Por un lado, identificó posibles fuentes sostenibles y renovables de celulosa, como los restos de madera de la industria papelera. Por otro lado, demostró que el método patentado del proyecto para controlar el ensamblaje de los nanocristales de celulosa a fin de producir pigmentos fotónicos podría escalarse a niveles de fabricación. Este enfoque ofrece una ventaja clave para el sector, ya que la técnica puede adaptarse fácilmente a las tecnologías industriales de emulsión existentes. «En un proyecto anterior financiado por el Consejo Europeo de Investigación, SeSaMe, descubrimos que los nanocristales de celulosa de origen natural pueden producir un color específico», añade Vignolini. «Con PixCell, deseábamos basarnos en este descubrimiento para fabricar un pigmento».
Establecimiento de vínculos industriales
El escalado permitió al proyecto producir suficientes materiales para enviarlos a socios industriales potenciales. Así, estas empresas, pertenecientes a ámbitos que van de la automoción a la cosmética, pudieron probar el material en sus propias formulaciones. «Cualquier industria que utilice colores tiene el potencial de ser un usuario final», señala Vignolini. «Por ejemplo, trabajamos con empresas de impresión interesadas en usar pigmentos de interferencia como tinta para productos, como etiquetas sofisticadas». Vignolini cree que establecer una colaboración estrecha e intercambiar conocimientos técnicos con la industria puede haber sido el mayor logro del proyecto. «A lo largo del proyecto, trabajamos estrechamente con muchas empresas y conseguimos dar a conocer y concienciar sobre esta nueva tecnología, así como obtener información sobre los procesos industriales pertinentes», explica. En estos momentos, el equipo del proyecto está pensando en crear una empresa derivada para apoyar la transición hacia la comercialización. «Como laboratorio de investigación, esta parte del trayecto es todo un desafío», señala. «Tenemos que formar una cadena de suministro y, además, ser realistas con respecto al tiempo que se tardará en introducir esta innovación en el mercado. Aun así, nuestra prueba de concepto fue un hito importante en la demostración de la escalabilidad de la tecnología».
Palabras clave
PixCell, nanoestructura, pigmento, color, óxido de metal, metálico, cosmética, automoción
