Sara Beldarrain Pavo: "Pinturetan nagusitzen den pigmentu zuritzailearen, titanio dioxidoaren, erabilera optimizatzea eta murriztea da gure hautua"

2024ko azaroaren 26a

Txiotesia lehiaketan parte hartu duen bigarren aldia izan da Sara Beldarrain Pavorentzat (1997, Lasarte-Oria) aurtengoa. Kimika ikasi zuen EHUn (makromolekuletan aipamena) eta unibertsitate berean egin zuen gero Kimika eta Polimeroak Masterra. Gaur egun, doktoregoko ikaslea da Kimika Aplikatua eta Material Polimerikoak arloan (EHU – POLYMAT, 2025eko urtarrila). Bere ikerketa gehiago ezagutzeko izan gara berarekin.

Kimika ikasi zenuen eta egun polimeroen arloan ikertzen zabiltza. Zergatik Kimika? Zergatik ikerketa?

Betidanik izan dut zientziekiko jakin-min handia, fisika, matematika eta kimikarekiko bereziki. Hiruren artean kimika aukeratzeko arrazoi bakarra etxetik gertuago egotea da (Donostian; fisika eta matematika, berriz, Leioan zeuden). Kimikako Graduko hirugarren urtea amaitu ondoren, POLYMAT ikerketa-zentroko Polimerizazio Prozesuen Taldean praktikaldi bat egiteko aukera izan nuen. Bertan doktoratu aurreko zein ondorengo ikertzaileekin hiru hilabetez aritu nintzen lanean. Hor hasi zen bai ikerketarako grina eta baita polimeroekiko interesa ere pizten. Hiru hilabete horietan eta ondoren etorriko ziren gradu- zein master-amaierako lanetan proiektu ezberdinetan lan egiteko aukera izan nuen. Ikerketa-taldeak egun gori-gorian dauden gaiak gertutik lantzen ditu: ur-oinarriko estaldurak, bio-oinarriko monomeroak, inteligentzia artifiziala… Gai horien inguruan aurrerapenak egin badaitezke, zergatik ez izan horien parte? Hori izan zen ikerketan lehen hastapenak egiteko arrazoi nagusia.

Pintura zuriak hobetzeko modua ikertzen ari zara. Nola sortu da aukera?

POLYMATeko Polimerizazio Prozesuen Taldeak industriarekin lotura gertua du. Egun, mundu-mailako 15 enpresak osatzen duten partzuergo batekin egiten dugu lan, zeinean enpresek proposatutako gaiak lantzen ditugun. Masterreko proiektua POLYMAT eta Materialen Fisika Zentroarekin (CFM) elkarlanean egiten nengoela proposatu zidaten partzuergoari dagokion proiektuetako batean doktoregoa egitea.

Pintura zuriak hobetu baina jasangarriak ez diren partikula inorganikoen maila jaitsita. Hor dago erronka, ezta?

Urte batzuk dira industriak disolbatzaileetan oinarritutako estaldurak (itsasgarriak zein pinturak) egitetik ur-oinarrikoetara salto egiten hasi zenetik. Hainbat aplikaziotan ur-oinarrizko estaldurek disolbatzaileetan oinarritutakoen baldintzak parekatzea lortu badute ere, badira zenbait alor non oraindik antzeko propietateak lortzea ezinezkoa den. Ur-oinarriko sistemetan partikula inorganikoak modu optimo batean dispertsatu eta banatzea bada oraindik esku artean dugun erronketako bat.

Pinturetan nagusitzen den pigmentu zuritzailea titanio dioxidoa (TiO₂) da. TiO₂-ak kolore zuria emateaz gain, opakutasun altua eta ezkutatze-ahalmen handia eskaintzen dio pintura-filmari. Pigmentuei dagozkien erronken artean TiO₂-aren erabilera murriztea edo ordezkatzea nagusitzen da, horrek dituen kostu energetiko eta ekonomiko altuen ondorioz. Zenbait ikerketa TiO₂-a ordezkatzera bideratuta badaude ere, gure hautua, horren erabilera optimizatzea, eta, beraz, murriztea izan da. Horrela, TiO₂ partikulak ondo sakabanatuz, partikula bakoitzak izan dezakeen eragina maximizatzea dugu helburu.

Partikula inorganikoak banatzeko polimeroak sartu dituzu jokoan.

Gaur egun erabiltzen diren ur-oinarrizko pintura-formulazioetan dispertsatzaile deritzen konposatuak gehitzen dira partikula inorganikoen dispertsioa hobetzeko asmoz. Dispertsatzaileak polimero-kate hidrofiliko txikiak izaten dira, urarekiko sentikortasun handia duten molekulak, alegia. Polimero-kate horien tamaina txikiak eta hidrofilizitate altuak pintura-filmak urarekiko duen afinitatea handitzen diote. Arazo hori konpondu nahian, horren hidrofilikoak ez diren polimero-kateak edota polimero-partikulak erabiltzea proposatu genuen. Modu horretan polimero-kate horiek ordezkatuz partikula inorganikoen arteko distantzia handitu dezakegu, amaierako filmean haien sakabanatzea handituz. Horrez gain, filmen ur-sentikortasuna murriztu dezakegu aldi berean.

Hurbilketa ezberdinekin aritu gara lanean urte hauetan. Alde batetik, egun erabiltzen diren dispertsatzaileen oso antzekoak diren polimero-kate adarkatuak sortu ditugu laborategian. Adarkatze horiei esker, konposatuek alderaketa esteriko bat eskain dezakete, pigmentu-partikulak elkarrengana hurbil ez daitezen lagunduz. Bestetik, natura ezberdineko polimero-partikulak aztertu ditugu. Gainazalean kimika ezberdina duten partikula esferikoak edota elur-panpina itxurako polimero-partikulak. Azken horien ezaugarria da pigmentu-partikulekin lotuko den zatia polimero-partikulan lokalizatu dezakegula.

Beheko irudian, pigmentu-partikula inorganikoak (grisez) dispertsatzeko aipatu ditugun estrategiak.

Ur-pinturetan funtzionatzen duen ikusteko aukerarik izan duzu? Zer erakutsi dute egindako probek?

Azken urtean zehar ur-oinarriko pinturak formulatzen aritu naiz. Doktoregoko lehen urteetan proposatutako estrategia ezberdinetan erabil zitezkeen polimeroak lortzea izan zen helburu nagusia: polimero-kate adarkatuak, gainazal ezberdineko polimero-partikula esferikoak eta elur-panpina itxurako polimero-partikulak. Azken urtean izandako erronka nagusia izan da horiek ur-oinarriko pinturetan gehitzea.

Ur-oinarriko pintura-formulazioetan gehitu ondoren, gainazal ezberdinetan aplikatu ditugu pinturok, azaltzen dituzten propietateak neurtzeko helburuarekin. Horrela, pintura-filmen propietate optikoen artean opakutasuna edo ezkutatze-ahalmena, distira eta zimurtasuna neurtu ditugu. Ur-sentikortasunarekin erlazionatutako propietateen artean, bestalde, filmak uretan murgilduta egotean absorbatzen duten ur kantitatea kuantifikatu dugu, korrosio azkartuko probak egin ditugu eta kontaktu-angelua neurtu ditugu. Azken neurketa horrek gainazalaren eta uraren arteko afinitatearen inguruko informazioa ematen digu.

Zenbait emaitza aipagarri lortu ditugu orain arteko azterketetan. Polimero-kate adarkatuak erabiltzean, esaterako, egun erabiltzen diren dispertsatzaileen natura antzekoa izan arren, horien ordezkatzearekin pintura-filmen opakutasuna handitzea lortu dugu sistema batzuetan; beste batzuetan, ordea, propietate optikoan eragin nabarmenik ez izan arren, filmaren babes-propietateak nabarmen hobetu ditugu, antikorrosio-probetan bereziki. Bestalde, egun erabiltzen diren dispertsatzaileak polimero-partikulez ordezkatzean, nabarmen gutxitu dugu filmak urarekiko duen afinitatea. Horrela, babes-estalduretan erabiltzeko aproposak izan daitezkeen zenbait pintura-sistema lortu ditugula esan genezake.

Zein izango da hurrengoko pausoa?

Ur-oinarriko pinturetan erabiltzen diren pigmentu inorganikoen kantitatea txikitzeko estrategia optimoena elur-panpina itxurako polimero-partikulak erabiltzea izango litzatekeela pentsa genezake. Sistema horrekin izan dugun erronka nagusia izan da morfologia hori duten partikulak sortzea industria-mailan erabiltzen diren osagaiak erabiliz eta eskalagarria izan daitekeen prozesu batez. Modelo teorikoetan oinarrituz, lortu dugu ezaugarri ezberdineko elur-panpina itxurako partikulak laborategian sortzea. Horrez gain, gai izan gara partikula horiekin zenbait pintura formulatzeko, baina propietateak ez dira esperotakoak bezain onak izan. Estrategia honetan hobetzeko tarte handia dugu oraindik, kimika ezberdineko edota tamaina ezberdineko elur-panpina itxurako polimero-partikulak erabiltzea izan daiteke aukeretako bat.

Txiotesian parte hartu zenuen. Zer-nolako esperientzia izan zen?

Aurtengoa Txiotesian parte hartzen nuen bigarren aldia zen. Oso ekimen interesgarria iruditzen zait, gure ikerketa-tesia gizarteratzeko aukera oso aproposa. Horrez gain, euskal ikertzaile gazteok zeren inguruan ikertzen gabiltzan ikusteko aukera ere ematen digu.

Zeintzuk dira esku artean dituzun erronkak?

2020an hasi zen proiektu honen emaitza esanguratsuenak bildu eta doktorego-tesia idazten pasa ditut azken hilabeteak. Datozen hilabeteetan ikerketa plazaratzea dut helburu. Lau urteko ikerketa-proiektu bat atzean utzi eta beste zenbait ikerketatan murgildu nahiko nuke. Proiektu horien bila nabil oraintxe!

Jakintza-arloak