image: El tejido de algodón sin tratar absorbe gotas de agua (arriba) y el tejido de algodón tratado con una forma de aceite de semilla de algodón repele el agua (abajo). view more
Credit: Richard Venditti
WASHINGTON, 18 de agosto de 2025 — Más de la mitad de los 7,5 millones de fardos de algodón que se producen cada año en Estados Unidos se utilizan en la fabricación de ropa. Las técnicas de acabado que se emplean para que el tejido de algodón sea suave, repelente al agua y resistente a las arrugas pueden ser perjudiciales para el medio ambiente y para quien lo usa. Ahora, los investigadores proponen un método para utilizar el aceite de semilla de algodón como una alternativa más ecológica y segura al formaldehído y a las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS, por sus siglas en inglés), a menudo denominadas “químicos eternos”, en el acabado de tejidos de algodón.
Taylor Kanipe, estudiante de posgrado de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (NC State), presentará sus resultados en la reunión de otoño de la American Chemical Society (ACS). El encuentro de otoño de 2025 de la ACS, que se realizará del 17 al 21 de agosto, incluirá más de 9000 presentaciones sobre diversos temas científicos.
El proceso de recolección del algodón y creación de tejidos para productos textiles incluye la obtención de finas fibras de celulosa de las cápsulas del algodón, la eliminación de las semillas de algodón intercaladas en las fibras, el hilado del algodón, el tejido del hilo y, por último, el acabado del tejido con diversos productos químicos que alteran sus propiedades físicas, por ejemplo, para hacerlo más suave o resistente a las arrugas.
Las resinas a base de formaldehído se han utilizado tradicionalmente como agente de acabado de tejidos. Estas resinas pegajosas se adhieren fácilmente a las fibras de celulosa del algodón, formando puentes químicos que hacen que las largas fibras de celulosa sean resistentes a las arrugas y al estiramiento. Aunque el formaldehído es económico, fácil de usar y muy reactivo, en concentraciones elevadas se considera un carcinógeno de clase 1. El formaldehído también puede causar irritaciones cutáneas y respiratorias. Los recubrimientos repelentes al agua que contienen flúor crean una superficie hidrófoba que hace que el tejido de algodón sea resistente al agua. Sin embargo, estos recubrimientos contienen PFAS, como el sulfonato de perfluorooctano y el ácido perfluorooctanoico, y se están retirando gradualmente debido a su naturaleza persistente y su posible vinculación con problemas de salud.
Para evitar el uso de resinas a base de formaldehído y PFAS en el acabado de tejidos de algodón, un grupo dirigido por Richard Venditti, profesor de Biomateriales forestales, Ciencia del papel e Ingeniería de NC State, se propuso crear una alternativa ecológica mediante la modificación química del aceite de semillas de la propia planta de algodón. A partir de investigaciones previas realizadas en NC State, Kanipe, Venditti y sus colegas aprovecharon las propiedades químicas específicas del aceite de semilla de algodón para insertar grupos epoxi a lo largo de las largas cadenas de carbono que componen las moléculas del aceite. El grupo epoxi permite que las moléculas de aceite de semilla de algodón epoxidado (ECSO, por sus siglas en inglés) creen fuertes enlaces químicos con las fibras de celulosa del tejido de algodón y entre sí, lo que forma un polímero y hace que el tejido sea hidrófobo. Los grupos epoxi también crean puentes de moléculas de aceite entre las fibras de celulosa, lo que hace que el tejido sea resistente a las arrugas.
Además del acabado de tejidos, el ECSO podría proporcionar un uso para el aceite de semilla de algodón que se recolecta junto con las fibras de algodón, lo que lo haría tan económico, fácil de usar y eficaz como las resinas de formaldehído.
“Los aceites vegetales epoxidados tienen una gran variedad de aplicaciones”, explica Kanipe. “Aunque el aceite de semilla de algodón nativo no tiene la reactividad de las resinas a base de formaldehído, este simple proceso de epoxidación ofrece una alternativa más segura y fácil de usar para aplicaciones como los acabados de planchado duradero”.
Los investigadores pesaron y analizaron químicamente el tejido tratado con ECSO utilizando un tipo de espectroscopia infrarroja para asegurarse de que las moléculas de ECSO se hubieran unido satisfactoriamente a la superficie del tejido. Para evaluar las propiedades hidrófugas del tejido acabado, los investigadores utilizaron una cámara de alta velocidad para medir el ángulo de contacto en el que las gotas de agua interactuaban con la superficie del algodón. Cuanto mayor es el ángulo entre una gota de agua y la superficie del tejido, mayor es la resistencia al agua. El tejido sin tratar no mostró ningún ángulo de contacto (es decir, el agua se absorbió completamente en el tejido), mientras que el tejido tratado con ECSO mostró un ángulo de contacto de 125 grados, lo que indica un aumento significativo de la capacidad hidrófuga.
En futuros estudios se medirán otros factores de rendimiento del tejido de algodón tratado con ECSO, entre ellos, la resistencia al desgarro, la durabilidad y la resistencia a las arrugas. El objetivo final del equipo es crear un proceso de tratamiento del algodón con una emulsión acuosa de ECSO, un proceso ecológico que no requiere sustancias de acabado peligrosas.
“Si podemos lograr nuestro objetivo de cambiar las propiedades del tejido de algodón —y hacerlo resistente a las arrugas, las manchas y el agua— mediante un proceso a base de agua, tendremos un proceso ecológico para aplicar un material de origen biológico al algodón como sustituto de los acabados a base de formaldehído y PFAS”, afirma Venditti.
Esta investigación fue financiada por Cotton Incorporated y una Iniciativa de Investigación en Agricultura y Alimentos del Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura (National Institute of Food and Agriculture) del Departamento de Agricultura de los EE. UU.
Visite el programa de la ACS Fall 2025 para obtener más información sobre esta presentación, “Sustainable cotton fabric finishing: epoxidized cottonseed oil as a bio-based alternative to formaldehyde-based treatments” y otras presentaciones científicas.
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Nota para los periodistas: Notifique que esta investigación se presentó en una reunión de la American Chemical Society. La ACS no realiza investigaciones, sino que publica y difunde estudios científicos revisados por expertos.
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Title
Sustainable cotton fabric finishing: epoxidized cottonseed oil as a bio-based alternative to formaldehyde-based treatments
Abstract
The textile industry is moving away from formaldehyde-based durable press finishes due to regulatory and environmental concerns, creating a need for sustainable alternatives. Cotton fabric, widely used in apparel and home textiles, benefits from treatments that enhance durability, wrinkle resistance, and hydrophobicity. However, conventional finishing agents often rely on synthetic chemicals, which pose potential health and environmental risks. This study explores the use of epoxidized cottonseed oil (ECSO) as a bio-based alternative for modifying cotton fabric and cellulose-based materials. Cotton fabric and filter paper were grafted with ECSO using a solvent-based system, varying catalyst concentrations, reaction times, and ECSO loadings. ATR-FTIR analysis confirmed successful modification through the presence of carbonyl peaks (1740 cm-1), while water contact angle (WCA) measurements increased from 0° to 125°, demonstrating significant hydrophobicity enhancement. Additionally, stable ECSO oil-in-water emulsions were developed using green emulsifiers and applied to cotton fabric via a pad-dry-cure process to assess their performance as fabric softeners and wrinkle-resistant finishes. These results highlight the potential of ECSO as a sustainable textile treatment, offering improved fabric performance without the use of formaldehyde-based chemistry. Continued refinement of curing conditions, including time, temperature, and catalyst loading, seeks to improve treatment effectiveness. Future research will assess additional performance factors, such as tear strength, smoothness, wrinkle resistance, and durability, to validate the feasibility of ECSO-based finishes for industrial use.