Científicos descubrieron cómo aprovechar el polen para fabricar papel, esponjas y otros productos tradicionales, avance que abre una nueva etapa en la búsqueda de materiales renovables capaces de reducir el impacto ambiental sin agotar los recursos naturales del planeta.
Tras una década de investigación, en los laboratorios de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (UTN), se ha desarrollado una técnica para remodelar la rígida capa exterior del polen (hecha de un polímero tan resistente que a veces se le llama “el diamante del mundo vegetal”), y transformar los granos en una consistencia tan manejable como la plastilina.
Usos multifuncionales del microgel derivado del polen de girasol en la impresión 3D de forma libre (reproducido con permiso de la Referencia 44; copyright 2021 John Wiley and Sons) y publicado en Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering.
Si bien los expertos de la UTN han trabajado con polen de girasol y camelia, afirman que el método que utilizan puede funcionar bien con una amplia gama de especies vegetales, sin destruir a las plantas o a las flores.
Posee una multifuncionalidad única para encapsular, proteger y transportar
Polen, el diamante del mundo vegetal
El polen posee una multifuncionalidad única para encapsular, proteger y transportar los gametos masculinos de las plantas. Es esta condición la que ha inspirado a los investigadores a transformarlo con el fin de construir diversos materiales modificados derivados de él.
La cáscara impenetrable del polen, compuesta por el biopolímero esporopolenina, desconcertó durante mucho tiempo a los investigadores, por lo que su uso era limitado. En consecuencia, el equipo de científicos de la UTN ideó la eliminación de la capa oleosa que recubre los granos de polen mediante un tratamiento alcalino.
Luego, el polen es incubado en una solución alcalina de hidróxido de potasio a 80°C (hidrólisis alcalina) con lo que se altera la química de su superficie para permitirles absorber y retener agua fácilmente, dándole una consistencia maleable.
Partículas de polen ablandadas abren numerosas aplicaciones
Granos de polen
Antes del tratamiento descrito, los granos de polen son duros, inertes y en gran medida no reactivos. Después, las partículas son tan blandas que se pegan fácilmente, lo que permite formar estructuras más complejas y abre numerosas aplicaciones.
Cuando el polen alcanza esta textura más flexible y maleable, los científicos pueden darle diversas formas. Por ejemplo, al verter esta sustancia tipo microgel en un molde plano y permitir que se seque, se obtiene una película o papel resistente pero con buena flexibilidad, el cual puede ser usado en impresión, escritura o empaquetado. Una alternativa mucho más ecológica que el papel tradicional, cuyo proceso requiere de grandes cantidades de agua y árboles.
Proceso de fabricación y aplicación de esponjas de polen. (a) Proceso de fabricación de esponjas de polen a partir de granos de polen de abeja crudo. (b) Se aplicaron esponjas de polen para absorber el petróleo en el agua con fines de remediación ambiental. Reproducido con autorización de la Referencia 27; derechos de autor 2021 John Wiley and Sons publicado por Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering.
Incluso en los procesos de impresión, las hojas pueden ser reutilizadas, ya que en el papel obtenido del polen la tinta se puede borrar con un simple lavado en una solución alcalina. Esto contribuirá a un significativo ahorro tanto de papel como de tóner, en beneficio de del planeta.
Asimismo, debido a su sensibilidad a variables como el pH y la humedad, el polen transformado tiene el potencial de ser empleado en la fabricación de dispositivos inteligentes, como actuadores que responden a las variaciones del entorno, utilizados en robótica, así como en sistemas de climatización e iluminación.
Otro uso innovador es la creación de esponjas y materiales absorbentes
Otro uso innovador del polen es la creación de esponjas y materiales absorbentes, ideales para aplicaciones en cuidado personal y en la industria médica, donde podrían utilizarse en la fábrica de andamios para la ingeniería de tejidos (estructuras tridimensionales porosas destinadas a proporcionar un soporte temporal a las células, imitando la matriz extracelular nativa para guiar la regeneración de tejidos dañados) o con el fin de detener hemorragias.
Investigadores de la Universidad de Santiago de Compostela, España, también exploran cómo aprovechar el polen en la medicina mediante el desarrollo de técnicas para vaciar las cáscaras de polen y utilizarlas como vehículos en la administración de medicamentos, lo que podría mejorar la precisión en el tratamiento de enfermedades oculares, pulmonares y estomacales.
P
Un resumen de las etapas de la transformación del polen crudo en polen desgrasado, cápsulas de exina de esporopolenina y microgeles de polen. Los microgeles de polen resultantes pueden actuar como microprecursores, que posteriormente pueden procesarse meticulosamente en papel y esponja de polen, lo que permite diversas aplicaciones posteriores.
También dada su resistencia natural a los rayos ultravioleta, el polen podría emplearse en la fabricación de paneles solares, ofreciendo una opción más económica y menos contaminante que los materiales fotovoltaicos convencionales.
Aplicaciones adicionales incluyen la creación de esponjas porosas a base de polen, que tienen la capacidad de absorber derrames de petróleo, representando soluciones biodegradables y sostenibles para enfrentar la contaminación ambiental causada por estos accidentes.
Una sola flor de girasol produce entre 25 mil y 67 mil granos de polen
De acuerdo con los científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, una sola flor de girasol común produce entre 25 mil y 67 mil granos de polen cada verano, lo que evidencia la abundancia de esta materia prima. Si bien el equipo trabaja con polen de girasol y camelia, que compran a bajo precio como mezcla de polen de abeja, principalmente en China, aseguran que su método de hidrólisis alcalina funcionaría bien con una amplia gama de especies vegetales.
El equipo de Nam-Joon Cho, coautor del estudio publicado en la revista Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering, suele trabajar con polen de girasol y camelia que compran a bajo precio como mezcla de polen de abeja, principalmente en China. Sin embargo, afirman que su método de hidrólisis alcalina funcionaría bien con una amplia gama de especies vegetales. El polen es abundante añade Cho: “una sola flor de girasol común, por ejemplo, produce entre 25.000 y 67.000 granos cada verano. Además, es fácil de recolectar de las abejas en colmenas comerciales”.
No obstante, el uso industrial del polen también presenta desafíos. La recolección debe ser sustentable para no afectar la polinización ni la biodiversidad, y los procesos de acondicionamiento requieren optimización para eliminar riesgos de alergias y contaminación.
Adicionalmente, es necesaria una escala productiva eficiente para competir con productos tradicionales. Por ello, la colaboración entre botánicos, ingenieros y químicos es fundamental para consolidar el desarrollo de este tipo de tecnología limpia, que aprovecha el potencial del polen sin impactos ambientales negativos.
Con información de Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering, Knowable Magazine, Stakeholders y La República
Fotos cortesía de Knowable Magazine, Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering y Quanta Magazine
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