Papel reciclado para crear cerámica de alta calidad
UN/DICYT Una baldosa más resistente y grande que tiene como ingrediente papel reciclado, con calidad internacional y elaborada a partir de materias primas netamente colombianas y se proyecta para competir con el dominante mercado europeo de las cerámicas. La idea no fue llamativa al comienzo: ¿para qué investigar sobre gres porcelánico en Colombia, donde es incipiente su uso? En cambio, sí es muy común en países nórdicos, donde este tipo de cerámica es empleado en pisos y recubrimientos de fachadas.
A Rolando Javier Rincón Ortiz, doctor en Ciencias-Química de la Universidad Nacional de Colombia (UN), le quedó sonando el tema y se volvió a preguntar ¿por qué no investigar sobre productos de tecnología avanzada, con un buen mercado y evaluar su viabilidad en el país? Con el apoyo de la Red Cyted, institución española que respalda iniciativas que acercan la academia y la industria, Rincón se salió con la suya y aportó avances importantes a la fabricación de la cerámica tradicional. Su objetivo: demostrar que con ciencia, tecnología e ingenio, Colombia se puede entregar al mundo un material más resistente, económico y competitivo.
Lo logró y ahora una empresa privada, que lo respaldó en el desarrollo de la investigación, se alista a construir una planta piloto para probar cómo se manifiesta su desarrollo a escala industrial. Italia, con 438 millones de dólares en exportaciones, y España, con 356 millones, lideran el mercado mundial de gres porcelánico, pero China, gigante de la industria masiva, les pisa los talones. Estados Unidos, uno de los mayores consumidores, importa buena parte de la producción desde Europa: cerca del 80 por ciento.
Estos factores fueron analizados juiciosamente por Javier. En todos vio potenciales ventajas para que Colombia ingrese en el mercado norteamericano con el producto insigne de la cerámica, il gres porcelanato. Se suma el hecho de que en Europa la producción de cerámica es costosa. La fabricación del metro cuadrado de gres porcelánico cuesta entre 3.5 y 4 libras esterlinas, debido en parte a que deben importar la materia prima de países como Turquía y Ucrania. “Esto sin contar con los costos de comercialización”, aclara Rincón.
Desarrollo de un esmalte
La primera tarea fue desarrollar un esmalte con buenas prestaciones físicas, mecánicas y estéticas, para lo cual estudió sistemas vitrocerámicos, así como la aplicación de tecnologías propias de los materiales avanzados como el procesamiento sol-gel (herramienta de la química fina que permite modelar los materiales a escala nanométrica). Con esta tecnología se obtuvieron polvos amorfos homogéneos (xerogeles) que, una vez se sometieron a tratamientos térmicos, permitieron la desvitrificación (cambio de las partículas de vidrio por partículas de cristales para hacer más resistente el gres porcelánico) de los vidriados. Esto con el fin de crear un esmalte con una microestructura más resistente y antideslizante.
“Se determinó la composición química, la estructura y la microestructura de los sistemas vítreos desarrollados; se evaluaron propiedades fisicoquímicas del producto tales como el índice de refracción, la tenacidad, la resistencia a la abrasión y el desgaste, así como su resistencia al ataque de agentes químicos y al manchado”, detalla Rincón.
En este proceso se evidenció la mejora del producto. El siguiente paso fue determinar si en el país se hallaba la materia prima base para la producción del gres porcelánico y, por supuesto, se halló en buena proporción y con cualidades adaptables al proceso cerámico actual. Se determinó, entonces, que no solo era posible desarrollar el producto en el país con los más altos estándares de calidad, sino que también se podía fabricar a partir de materias primas netamente colombianas.
La investigación de Rincón no se quedó en la parte química. Al analizar el mercado europeo se dio cuenta que, en el proceso de conformado y decoración de la pieza cerámica, aún sin cocer, había importantes pérdidas de producto por roturas.
“Se había experimentado para mejorar la resistencia en la precocción, pero no había una solución total. Se nos ocurrió algo que parecía descabellado, pero que dio resultado: le incorporamos fibras de papel reciclado a la mezcla. Esto ya se emplea para mejorar las prestaciones de los cementos, pero no se había ensayado en el proceso cerámico tradicional, más aún cuando se busca un alto grado de blancura en el soporte cerámico”.
Corazones negros
El investigador afirma que los materiales arcillosos con los que se elabora la cerámica tienen materia orgánica, como vestigios de raíces o pasto. Estos restos son los que provocan los llamados corazones negros, origen de varios defectos estructurales y estéticos en la baldosa.
Se generan cuando el dióxido de carbono, producto de la combustión de la materia orgánica durante el proceso de cocción, queda encapsulado en el soporte o no le es posible salir a través del esmalte fundido. La pregunta es: ¿Acaso las fibras de papel no incrementarían la ocurrencia de esta clase de defectos? El doctor en química asegura que junto a su equipo de trabajo encontró el método que le permite al papel reciclable otorgar una mayor resistencia al gres porcelánico en verde.
Él se guarda los pormenores del proceso debido al compromiso que tiene con la industria que lo respalda, pero afirma: “No se afectan las propiedades en el producto cocido ni se incrementa la porosidad del material. Esto permitirá hacer baldosas cerámicas más delgadas y grandes, las fibras de papel detienen el crecimiento de una grieta, anclándola, evitando así que se propague y ensanche”.
“Este es uno de los primeros trabajos de doctorado en el Departamento de Química que trata de aproximar a la industria con un proyecto que permite un desarrollo real tangible. Es un aporte importante, ejemplo para que otros estudiantes, a la hora de desarrollar trabajos de pregrado o posgrado, se encaminen por esta ruta”, opina Javier Rincón.