Ciencia

Diseñan un biolubricante inteligente con aceites vegetales y nanopartículas de arcilla

Un equipo internacional liderado por la Universidad de Huelva ha desarrollado un fluido que altera su viscosidad en función de un estímulo eléctrico externo para adecuar su comportamiento a las condiciones de temperatura, velocidad y carga de los elementos mecánicos en los que se aplique. Este producto, que se encuentra en fase de ensayo y está elaborado con materiales sostenibles, es menos tóxico y menos contaminante que los que se utilizan habitualmente en mecánica.

Un equipo internacional de investigación compuesto por la Universidad de Huelva en colaboración con miembros de la Universidade Nova de Lisboa (Portugal)Universidad de Hamburgo (Alemania) y Universidad Técnica Gheorghe Asachi de Iasi (Rumanía) ha diseñado un biolubricante a partir de aceites vegetales como el de ricino y nanopartículas procedentes de varios tipos de arcillas. Este fluido ‘inteligente’ altera su viscosidad bajo la acción de un campo eléctrico y controla el proceso de fricción y desgaste de elementos mecánicos como coches o motores industriales para que no se gripen. Además, es mucho menos contaminante y menos tóxico que los lubricantes habituales.

Biolubricante desarrollado por la Universidad de Huelva.

Normalmente, estos productos se elaboran con químicos altamente tóxicos como el sulfuro de molibdeno o aceites minerales que no son biodegradables y, en función de la máquina a la que se le aplique, debe utilizarse un tipo de lubricante u otro. La novedad de esta investigación es el diseño de un fluido con materiales sostenibles que además controla la fricción, por lo que la máquina sufre menos desgaste. Se considera un lubricante ‘inteligente’ porque es capaz de alterar su viscosidad, es decir, su consistencia, en función del voltaje eléctrico al que se someta. “Somos los primeros en desarrollar un producto con estas características en España. Nuestro objetivo era elaborar un fluido con materiales respetuosos con el medio ambiente y con mejores cualidades que las grasas o aceites lubricantes que se utilizan en la actualidad en las máquinas”, explica a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Huelva Moisés García.

En el trabajo, titulado ‘Electro-active control of the viscous flow and tribological performance of ecolubricants based on phyllosilicate clay minerals and castor oil’ y publicado en Applied Clay Science los investigadores explican que un lubricante ‘inteligente’ se elabora con pequeñas partículas dispersas en un medio portador, en este caso el aceite. Para elaborar este fluido de forma sostenible los expertos utilizaron nanopartículas de arcillas derivadas de minerales como la montmorillonita y las mezclaron con aceite de ricino, que no se emplea en el consumo humano. En una fase posterior del proyecto, los expertos trabajaron también con productos de una destilación de aceites desechados de fritura. “Queríamos generar el conocimiento tecnológico necesario para desarrollar fluidos de lubricación que controlen los procesos típicos de fricción y desgaste, pero adaptándose a condiciones cambiantes como la temperatura, la carga y la velocidad de los elementos mecánicos”, comenta el investigador de la Universidad de Huelva Miguel Ángel Delgado.

Moisés García realiza pruebas de viscosidad.

Cambio de viscosidad

Para producir el lubricante, los investigadores del grupo Pro2Tecs sometieron la mezcla de arcilla y aceite a una temperatura de 60ºC aproximadamente para facilitar la dispersión mineral en el fluido. A continuación, le aplicaron agitación mecánica para fragmentarlo y ‘distribuirlo’ por todo el aceite de ricino. Tras estos procesos, introdujeron la mezcla en pequeños botes de vidrio y la sometieron a ultrasonidos, cuyas vibraciones generaron fuerzas internas que dispersaron las nanopartículas a escala nanométrica para producir un oleogel.

Una vez aplicado este lubricante, aún en fase de ensayo, al mecanismo de una máquina, éste cambia de viscosidad dependiendo del voltaje eléctrico al que se someta. De este modo, polariza y ordena las nanopartículas en el aceite. “Las propiedades de los lubricantes deben adaptarse a la actividad de los elementos mecánicos donde se usan. Por ejemplo, no es lo mismo el motor de un coche que un motor industrial. La temperatura, la velocidad y la carga a la que están sometidos durante su funcionamiento son totalmente distintos y por eso necesitan lubricantes diferentes. Nuestro biolubricante se adapta a condiciones cambiantes”, explica Moisés García.

Los expertos comentan que este tipo de productos son fundamentales para la industria de los lubricantes porque las exigencias tecnológicas se dirigen hacia la sostenibilidad del planeta y las normas medioambientales son cada vez más estrictas. “En nuestros siguientes proyectos queremos crear nuevas posibilidades en este ámbito mejorando la fórmula de este fluido”, añade Miguel Ángel Delgado.

Este trabajo ha sido financiado por el Programa Operativo FEDER-Andalucía 2014-2020, las Ayudas para la promoción de empleo joven e implantación de la Garantía Juvenil en I+D+I y fondos propios de la Universidad de Huelva.

Referencias

García-Morales, M. et al. (2020). ‘Electro-active control of the viscous flow and tribological performance of ecolubricants based on phyllosilicate clay minerals and castor oil’. Applied Clay Science 198, 105830.

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