Impregnación con fluidos supercríticos para el desarrollo de nuevos cosmetotextiles

La impregnación con fluidos supercríticos de tejidos y otros materiales textiles se presenta como una prometedora solución tecnológica. Facilita el desarrollo de nuevos procesos de fabricación con los que solventar y evitar los inconvenientes de los procesos tradicionales de impregnación. Como ejemplo de aplicación, en el artículo explicamos el potencial de esta tecnología en el desarrollo de nuevos materiales textiles impregnados con principios activos que se liberan de forma controlada sobre distintas partes de la epidermis con diversas funciones, entre ellas la hidratación o la acción regeneradora.

Como alternativa tecnológica a los métodos tradicionales de impregnación de materiales, la extracción con CO₂ supercrítico plantea interesantes ventajas.

Si bien la tecnología supercrítica ha demostrado su eficiencia en procesos de extracción, sin embargo, el empleo como disolvente de CO₂ en estado supercrítico también se extiende a otros procesos, como los que implican la generación de micropartículas o la impregnación de materiales textiles, por ejemplo, fibras.

Tecnologías para la aditivación e impregnación de materiales textiles

En la actualidad, la forma de inserción de los aditivos en fibras textiles (dopado) puede realizarse empleando diferentes tecnologías. Además, en cada una de ellas se pueden incorporar nanopartículas, microcápsulas, aditivos en formato líquido o formato polvo. Las principales tecnologías utilizadas son:

• Impregnación mediante la incorporación de aditivos funcionales en el proceso de extrusión. Es decir, la impregnación forma parte de la propia fibra y se realiza en el propio proceso de fabricación,. Pese a ser muy utilizado, el inconveniente principal de este proceso son sus altas temperaturas, que pueden degradar el principio activo.

• Impregnación mediante procesos de inmersión del textil en un baño funcionalizado. Como inconveniente, se generan importantes efluentes acuosos que hay que depurar, además se pierde eficacia, los costes son mayores y hay un impacto ambiental.

• Impregnación mediante procesos de recubrimiento textil. Es decir, hay un primer paso en el que se genera la microcápsula que protege el principio activo y un segundo paso de fijación de la misma para que quede impregnada en la fibra. En los dos pasos pueden existir pérdidas y al necesitar un proceso intermedio, los costes son altos.

En consecuencia, las técnicas tradicionales pueden recurrir al uso de disolventes orgánicos. Estos disolventes reúnen una serie de características que les convierte en agentes contaminantes y que implican dificultades asociadas con la seguridad del medioambiente y las personas. Por otro lado, la utilización de medios acuosos no está exenta de problemática. De hecho, implica elevados consumos de agua y grandes requerimientos energéticos, además de un elevado impacto mediambiental asociado a las etapas de post-procesado tras la impregnación.

La impregnación de materiales con fluidos supercríticos

La impregnación con CO2 supercrítico aporta propiedades físico-químicas propias como son una difusividad similar a la de los gases y una alta densidad cercana a los líquidos. Por todo ello, presenta numerosas ventajas tecnológicas y medioambientales.

• Procesos que presentan unas condiciones moderadas, principalmente beneficiosas en la impregnación de sustancias termolábiles o poco estables frente a la acción del calor.
• Libre de residuos, la sustancia disolvente, que en este caso es el CO2, no queda retenido en la matriz.
• El agente a impregnar residual se mantiene inocuo y por tanto recuperable.
• Mayor rendimiento del proceso: el CO2 supercrítico penetra mejor en el interior de la matriz y anula la posibilidad de que esta se diluya en el fluido.
• El poder disolvente de esta técnica se puede modular, de forma que nos permite ajustar la impregnación en función de diferentes productos.
• Ventaja medioambiental relacionada con la eliminación del uso de disolventes acuosos u orgánicos. La consecuencia es que la impregnación con fluidos supercríticos no produce emisiones contaminantes que exijan un tratamiento posterior.

Las posibilidades de esta alternativa tecnológica dependen la correcta asociación de sustratos de materiales cuidadosamente seleccionados, los principios bioactivos a incorporar y las condiciones de operación en medio supercrítico. Todo ello va a condicionar las características funcionales de los productos que se pretenden obtener.

Hasta el momento, una importante parte de los trabajos de impregnación supercrítica se relacionan con fines médicos o farmacéutico. Su correlación al mundo de la cosmética y los textiles aditivados con sustancias activas beneficiosas para la epidermis tiene grandes potencialidades.

Frente a otros sistemas de impregnación, la impregnación con CO2 supercrítico presenta un consumo de agua nulo y puede posibilitar rebajas significativas en cuanto al coste del coste energético, además se trata de una tecnología económicamente competitiva. Tanto es así, que en la actualidad la impregnación con fluidos supercríticos se presenta como una alternativa suficientemente desarrollada para tener posibilidades reales a escala industrial para la aditivación de tejidos, textiles no tejidos y otros materiales textiles.

La tendencia al desarrollo de cosméticos y textiles funcionales

Como contábamos en el artículo: “Lo último en cosmética: Cosmetotextiles y extracción supercrítica”, mediante la utilización de artículos cotidianos como medias, leggings, calcetines, ropa interior, camisetas o pantalones se puede lograr un efecto positivo sobre el estado de la piel con múltiples efectos, como el efecto hidratante o el reparador, o generar una sensación de bienestar, por ejemplo al regular la temperatura durante o después de un esfuerzo físico importante o al mitigar la aparición de olores indeseables. Este tipo de prendas textiles con propiedades funcionales son los denominados cosmetotextiles.

Un cosmetotextil es un textil que contiene una sustancia o preparación con el propósito de que se libere permanentemente sobre distintas partes de la epidermis y al que se atribuye una o varias propiedades especiales tales como acción limpiadora, aroma o corrección de olores corporales, ¿cómo se obtienen las propiedades activas para aplicar en este tipo de materiales? La extracción supercrítica es una de las tecnologías que hay detrás.

A grandes rasgos, en cualquier tipo de cosmetotextil coexisten generalmente dos tipos de sustancias. Por un lado, la sustancia activa, que es la encargada de proporcionar el efecto cosmético deseado. Por otro lado, encontramos el sustrato textil que funciona como vehículo para transportar el principio bioactivo.

El proyecto COSMETOSUP II, impregnación con fluidos supercríticos en  bienes de consumo medioambientalmente sostenibles

El objetivo principal del proyecto COSMETOSUP II es el desarrollo de innovadores textiles con propiedades cosmético-terapéuticas, a partir de materias primas naturales autóctonas de la Comunidad Valenciana y de la adecuada utilización de técnicas de procesado limpias.

El proyecto COSMETOSUP II está cofinanciado el Instituto Valenciano de Competitividad (IVACE) y por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) y en él unen su experiencia y conocimiento AINIA Centro Tecnológico y AITEX.

El conocimiento tecnológico en relación a la tecnología de fluidos supercríticos de AINIA y su planta ALTEX, unido a la  experiencia y comprensión del sector textil por parte de AITEX está generando unos resultados muy interesantes en nuevas soluciones tecnológicas para las empresas de los sectores implicados.

Si usted está interesado en conocer más sobre los resultados de este proyecto de I+D, así como en la impregnación de materiales con CO2 supercrítico, contacte con AINIA y nuestros especialistas podrán aportarle su conocimiento y experiencia en esta materia. También puede seguir nuestro espacio especializado en CO2 supercrítico en Linkedin.