Puede parecer ciencia ficción, pero ya es el presente. La investigación sobre el uso del quitosano como producto industrial con inmensas posibilidades para la vida cotidiana ha pasado ya la fase teórica y se está trabajando en conseguir sintetizarlo a un coste que le permita competir con el plástico. Según anuncian los investigadores, en un plazo de dos años podrían empezar a llegar al mercado los primeros productos de este material.
¿Qué es el quitosano? Es un material presente en el caparazón de insectos y crustáceos junto con la fibroína, proteína de la seda. Ambos se combinan para dar mayor o menor rigidez al animal según la parte del cuerpo de que se trate (exoesqueleto, alas, articulaciones). En la parte exterior va recubierto de una capa similar a la cera, resistente al agua.
A partir de este principio natural, el científico español Javier Fernández, doctor en Nanobiotecnología por la Universitat de Barcelona, investigador en Harvard y docente de la Singapore University of Technology and Design, ha desarrollado un nuevo material al que ha llamado shrilk.
Se trata del segundo material orgánico más abundante en la Tierra tras la celulosa
Su invento causó conmoción en el mundo científico y el año pasado se le concedió el galardón al científico joven más prometedor del mundo en el campo de la ciencia de materiales. Y, naturalmente pronto llegaron las propuestas empresariales para el desarrollo industrial de su invento.
Las posibles aplicaciones del nuevo material son casi infinitas: puede sustituir al plástico en cualquier objeto de este material habitual en nuestra vida cotidiana, ser utilizado como materia prima en las impresiones en 3D y emplearse en la práctica sanitaria, desde la cura de hernias a la sutura reabsorbente, el pegamento quirúrgico o la piel artificial.
El quitosano –o más concretamente el shrilk – presenta múltiples ventajas frente a los plásticos procedentes de polímeros sintéticos. La más evidente es que su producción no es contaminante, no interfiere en los procesos biológicos –de hecho, el quitosano tenía ya un uso tradicional en la agricultura como fungicida– y es biodegradable. Un vídeo del Wyss Institute de California muestra cómo puede crecer una planta en un suelo de bioplástico de quitosano.
La lenta descomposición del plástico –entre cien y mil años, según el producto– es uno de los principales problemas ambientales del planeta. Se calcula que anualmente se producen 100 millones de toneladas de productos con plástico, muchos de los cuales tienen vida útil extremadamente corta y en buena parte acaban en vertederos o en los océanos, donde se han convertido en un auténtico peligro para la vida marina.
Pero no sólo son los desechos los que causan problemas ecológicos. Producir plástico implica una estrecha dependencia del petróleo como materia prima, con todos los problemas derivados, como su agotamiento, distribución irregular, guerras y contaminación durante su extracción y transporte.
El precio de la seda
Frente a ello, el quitosano es renovable y es el segundo material orgánico más presente en el planeta tras la celulosa. Además, lo está de forma mucho más repartida y de fácil acceso. Finalmente, su uso masivo puede convertir algunos residuos –como los caparazones de gambas y otros animales consumidos como alimento– en un recurso económico.
Aunque pueda parecer un descubrimiento novedoso, el quitosano ya acumula una larga historia científica. Estudiado por los investigadores desde 1859, la experimentación para su producción industrial ganó importancia a finales del siglo XIX y principios del XX –de hecho, la multinacional química DuPont aún conserva patentes de esa época–.
Pero fue derrotado finalmente por un plástico, con el que, con un petróleo abundante y baratísimo, era imposible competir. Además, las primeras aplicaciones del quitosano chocaron con un problema técnico que en la época se demostró irresoluble: por el contrario el alto precio de la seda necesaria para elaborar la fibroína.
Aun así, se le encontraron otros usos, el más habitual de los cuales en la agricultura, por sus efectos fungicidas. También lo empleó la industria vinícola para clarificar el vino y la cerveza, mejorar la floculación y arrastrar las células de levadura que disminuyen la calidad del vino. Del mismo modo, sirve para la producción de quesos de bajo contenido graso. En medicina, sus propiedades anticoagulantes lo hacen idóneo para utilizarlo como tópico en vendajes y otros agentes antihemorrágicos.
Es tres veces más resistente que el plástico, y posee aplicaciones médicas
Incluso se ha promovido como suplemento alimenticio en dietas para perder peso, ya que supuestamente atraería las moléculas de grasa, impidiendo su absorción por el cuerpo, aunque no parece haber evidencias científicas que avalen esta tesis.
En los años 70, coincidiendo con el aumento de la conciencia ambiental y el alza imparable de los precios del petróleo, se reanudaron las investigaciones para promover el quitosano como alternativa al plástico, pero el problema del coste de la seda continuaba. Hasta ahora.
La aportación revolucionaria de Javier Fernández y su equipo ha sido conseguir la fórmula exacta para crear un quitosano sin seda pero que reproduce a la perfección sus características naturales. Este descubrimiento fue publicado en 2013 en la revista científica Advanced Functional Materials. El resultado es el shrilk, que a todas las ventajas ya reseñadas suma el hecho de ofrecer el doble de resistencia que el plástico, llegando a los 120 megapascales.
Para conseguirlo, Fernández, se encerró en la biblioteca de Zoología de Harvard (Estados Unidos) para estudiar la composición de los caparazones de insectos de todo el mundo. Un animal habitual en Centroamérica –en Colombia es conocido como chipo– de nombre científico Rhodnius prolixus, que transmite por otra parte la enfermedad de Chagas, le dio la solución. El chipo es capaz de controlar su propia rigidez y el equipo de Fernández usó técnicas de microelectrónica y nanotecnología para replicar su estructura y copiar sus características.
Pese a las grandes perspectivas que le abre su descubrimiento, Fernández siempre trata de recordar que la solución al problema del exceso de plástico no es sólo encontrar materiales alternativos con similares propiedades, sino el hecho de que muchos de sus usos actuales, como las bolsas para la compra, podrían eliminarse inmediatamente a través de la concienciación, medidas legislativas y materiales tradicionales, como la tela.