Investigadores del MIT desarrollan película de polímero ligero que previene la corrosión – Inspenet

Informe sobre el Desarrollo de una Película de Polímero Ligero y su Contribución a los Objetivos de Desarrollo Sostenible

Introducción

Un equipo de investigación del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) ha desarrollado una innovadora película de polímero, denominada 2DPA-1, con propiedades de barrera a los gases sin precedentes. Este informe detalla las características del material y analiza su profundo impacto potencial en la consecución de varios Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de las Naciones Unidas, destacando sus aplicaciones en energía, infraestructura, seguridad alimentaria y salud.

Análisis del Polímero 2DPA-1

Composición y Propiedades Estructurales

El material, una poliaramida bidimensional (2D), se autoensambla en láminas moleculares a partir de monómeros de melamina. Estos forman discos nanométricos que se apilan y se mantienen unidos por enlaces de hidrógeno, creando una estructura laminar excepcionalmente estable y resistente. A diferencia de los polímeros convencionales, cuyas cadenas moleculares dejan espacios intersticiales, la estructura compacta y apilada del 2DPA-1 elimina virtualmente el volumen libre, impidiendo el paso de moléculas de gas.

Características Físicas Clave

• Impermeabilidad Excepcional: El polímero ha demostrado ser casi impenetrable para gases como el nitrógeno, helio, oxígeno y metano, con una permeabilidad al menos 10,000 veces menor que la de cualquier otro polímero conocido, rivalizando con la del grafeno.
• Alta Resistencia y Baja Densidad: El material es más resistente que el acero, pero posee solo una sexta parte de su densidad, lo que lo convierte en una solución de protección ligera y robusta.
• Escalabilidad y Aplicabilidad: A diferencia del grafeno, cuya producción a gran escala es compleja, el 2DPA-1 se puede sintetizar en grandes cantidades y aplicarse fácilmente sobre diversas superficies, similar a una pintura.

Impacto Directo en los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS)

Las aplicaciones de esta tecnología se alinean directamente con la agenda global de sostenibilidad, ofreciendo soluciones tangibles a desafíos críticos.

ODS 7: Energía Asequible y No Contaminante

La protección de tecnologías de energía renovable es una de sus aplicaciones más significativas. Se demostró que un recubrimiento de solo 60 nanómetros puede extender la vida útil de las células solares de perovskita, un material prometedor pero susceptible a la degradación. Al aumentar la durabilidad y eficiencia de los paneles solares, este polímero contribuye a:

1. Mejorar la viabilidad económica de la energía solar.
2. Acelerar la transición hacia fuentes de energía limpias y sostenibles.
3. Reducir la necesidad de reemplazo frecuente de componentes, minimizando los residuos asociados a la industria de la energía renovable.

ODS 9: Industria, Innovación e Infraestructura

La capacidad del polímero para prevenir la corrosión lo posiciona como un material clave para construir y mantener infraestructuras resilientes y sostenibles. Su aplicación en puentes, edificios, vías férreas, vehículos y aeronaves puede prolongar drásticamente su vida útil, reduciendo los costos de mantenimiento y el impacto ambiental de las reparaciones. Además, el desarrollo de resonadores a nanoescala con este material impulsa la innovación tecnológica hacia dispositivos electrónicos más pequeños, eficientes y de menor consumo energético.

ODS 12: Producción y Consumo Responsables

Al extender la vida útil de una amplia gama de productos, desde infraestructuras hasta bienes de consumo, el recubrimiento con 2DPA-1 promueve un modelo de consumo más sostenible. Este enfoque en la durabilidad combate la obsolescencia, reduce la demanda de materias primas y disminuye la generación de residuos, fomentando un ciclo de vida de producto más circular y responsable.

ODS 2 (Hambre Cero) y ODS 3 (Salud y Bienestar)

La impermeabilidad del polímero ofrece un enorme potencial para la industria del envasado. Su uso como barrera protectora puede:

• Contribuir al ODS 2: Al prolongar la vida útil de los alimentos envasados, se reduce significativamente el desperdicio alimentario en toda la cadena de suministro, mejorando la seguridad alimentaria global.
• Apoyar el ODS 3: Al proteger medicamentos de la degradación por exposición a gases y humedad, se garantiza su eficacia y seguridad durante más tiempo, un factor crítico para la salud pública, especialmente en regiones con cadenas de suministro complejas.

Conclusión y Perspectivas Futuras

El desarrollo del polímero 2DPA-1 representa un avance significativo en la ciencia de materiales con implicaciones transformadoras. Su combinación única de resistencia, ligereza e impermeabilidad no solo ofrece soluciones técnicas superiores a las existentes, sino que también se alinea de manera integral con los Objetivos de Desarrollo Sostenible. Esta tecnología tiene el potencial de catalizar avances en la sostenibilidad energética, la resiliencia de las infraestructuras, la reducción de residuos y la seguridad alimentaria y farmacéutica, posicionándose como una herramienta fundamental para construir un futuro más sostenible y resiliente.

Análisis de los Objetivos de Desarrollo Sostenible en el Artículo

¿Qué Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) se abordan o están conectados con los temas destacados en el artículo?

• ODS 7: Energía Asequible y no Contaminante: El artículo destaca que el recubrimiento de polímero podría usarse para proteger paneles solares, específicamente cristales de perovskita, que son una alternativa económica y ligera. Al prolongar la vida útil de estas células solares y protegerlas de la degradación, la tecnología contribuye directamente a hacer la energía solar más duradera, eficiente y viable, fomentando el uso de energías renovables.
• ODS 9: Industria, Innovación e Infraestructura: El desarrollo de esta nueva película de polímero es un claro ejemplo de innovación tecnológica y científica. El artículo menciona explícitamente que el material puede proteger infraestructuras como puentes, edificios y vías férreas contra la corrosión. Esto se alinea con la construcción de infraestructuras resilientes y sostenibles. Además, la aplicación en nanotecnología para crear resonadores más pequeños y eficientes para dispositivos de comunicación impulsa la modernización tecnológica de la industria.
• ODS 12: Producción y Consumo Responsables: La capacidad del polímero para prolongar la vida útil de diversos productos tiene una conexión directa con la reducción de residuos. Al proteger alimentos y medicamentos envasados, ayuda a disminuir el desperdicio de alimentos y productos farmacéuticos. De manera similar, al extender la durabilidad de la infraestructura y los paneles solares, reduce la necesidad de reemplazo y, por lo tanto, el consumo de recursos y la generación de residuos, promoviendo un ciclo de vida más largo para los productos.

¿Qué metas específicas de los ODS se pueden identificar en función del contenido del artículo?

• Meta 7.2: “Para 2030, aumentar considerablemente la proporción de energía renovable en el conjunto de fuentes energéticas”. La película de polímero, al mejorar la durabilidad y eficiencia de las células solares de perovskita, apoya directamente la expansión y fiabilidad de la energía solar como una fuente de energía renovable clave.
• Meta 9.4: “Para 2030, modernizar la infraestructura y reconvertir las industrias para que sean sostenibles, utilizando los recursos con mayor eficacia y promoviendo la adopción de tecnologías y procesos industriales limpios y ambientalmente racionales…”. El artículo describe una tecnología (el polímero 2DPA-1) que puede hacer que la infraestructura existente (puentes, edificios) y la nueva (paneles solares) sean más duraderas y resistentes a la intemperie, lo que representa una modernización hacia la sostenibilidad y una mayor eficiencia en el uso de los recursos al evitar reemplazos prematuros.
• Meta 9.5: “Aumentar la investigación científica y mejorar la capacidad tecnológica de los sectores industriales de todos los países… fomentando la innovación…”. El artículo en sí es un informe sobre un avance significativo en la investigación científica (desarrollado en el MIT y financiado por el Departamento de Energía de EE. UU. y la Fundación Nacional de Ciencias). Este desarrollo representa una mejora en la capacidad tecnológica con un amplio potencial industrial.
• Meta 12.5: “Para 2030, reducir considerablemente la generación de desechos mediante actividades de prevención, reducción, reciclado y reutilización”. El uso del polímero como recubrimiento protector es una forma de prevención de residuos. Al evitar la corrosión de la infraestructura y la degradación de los alimentos y medicamentos, se reduce la necesidad de desechar y reemplazar estos artículos, atacando el problema de los residuos en su origen.

¿Hay algún indicador de los ODS mencionado o implícito en el artículo que pueda usarse para medir el progreso hacia los objetivos identificados?

• Indicador 9.5.1: “Gastos en investigación y desarrollo como proporción del PIB”. Este indicador está directamente implícito en el artículo. Se menciona que la investigación fue financiada por el “Centro para el Transporte Nanofluídico Mejorado-Fase 2, un Centro de Investigación de Fronteras Energéticas financiado por la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU., así como por la Fundación Nacional de Ciencias”. Esto demuestra una inversión activa en I+D, que es lo que mide este indicador.
• Indicador 7.2.1: “Proporción de la energía renovable en el consumo final total de energía”. Aunque no se menciona una cifra, el artículo implica que la mejora en la durabilidad de los paneles solares podría contribuir a un aumento en la adopción y eficiencia de la energía solar. El progreso hacia esta meta podría medirse observando si tecnologías como esta ayudan a aumentar la proporción de energía solar en el mix energético global.
• Indicador 12.5.1: “Tasa nacional de reciclado, toneladas de material reciclado”. El artículo se centra en la prevención de residuos, que es un paso previo al reciclaje. Si bien no se menciona el indicador directamente, la aplicación del polímero para extender la vida útil de alimentos, medicamentos e infraestructura contribuiría a una menor generación de residuos en primer lugar. El impacto de esta tecnología podría medirse indirectamente a través de la reducción de la cantidad de residuos (por ejemplo, alimentarios o de construcción) que necesitan ser gestionados o reciclados.

ODS, metas e indicadores

Fuente: inspenet.com