Nanocelulosa: el material del futuro donde la madera y el papel son protagonistas

nanocelulosa

23 de Febrero, 2021

La nanocelulosa, un insumo renovable y obtenido de la naturaleza que puede ser clave para la economía circular del futuro, es más resistente que el acero y más liviana que el aluminio. Puede ocuparse para múltiples industrias y también para generar mayor valor agregado en sectores tradicionales de la economía, como la madera y el papel.

Es imperceptible para nuestra vista y, al mismo tiempo, parte fundamental de nuestra visión a futuro. En infinitas cantidades parece varios cristales aglomerados, pero si somos más rigurosos estos tendrían más valor que varios de los convencionales juntos, los que aplicados en construcciones tendrían mayor resistencia que cualquier material utilizado para ello.

Nos referimos a la nanocelulosa, un tejido biodegradable de celulosa obtenido a partir de la fibra de la madera. Se trata de un recurso natural y renovable que posee características únicas como su resistencia, liviandad y degradación. Algo que ha sido llamativo para expertos, investigadores, biólogos, ingenieros, empresarios, medios de comunicación y todo quien se interese por su posicionamiento como el súper material de la nueva era.

¿De dónde procede esta alternativa sustentable? Como establece una publicación de la plataforma especializada Ingenieríaquímica.net, se puede obtener por medio de tres procesos. El primero es por homogeneización, a partir de presiones altas y procesos de pegados. La siguiente es la hidrólisis ácida, un proceso que combina agua con un ácido prótico utilizado para catalizar la escisión de un enlace químico, a través de una reacción de sustitución nucleófila. Por último, es posible obtenerla por medio de reticulación, donde se crea una red tridimensional por medio de cadenas poliméricas diferentes y homogéneas.

La nanocelulosa es un tejido biodegradable obtenido a partir de la fibra de la madera / Aalto University

Y es que cuando se descubrió y se logró aislar a estas nanoestructuras, se despertó un enorme interés por utilizarlas en múltiples aplicaciones. Sus propiedades fisicoquímicas, su versatilidad y su obtención natural, principalmente de los árboles y las plantas, fueron los principales motivos. Existía la posibilidad de tener un material altamente reactivo, con atributos mecánicos intrínsecos y la capacidad de crear redes interconectadas entre sí, junto con obtener espacios translúcidos y transparentes con altas barreras al oxígeno, además de poder modificar la reología de su mezcla.

Todos estos procesos hoy sorprenden, entre otras cosas, porque combinan grandes avances de la química con un recurso natural, obtenido desde la naturaleza y conocido por gran parte de la población, como son las células vegetales y el algodón. Algo así genera expectativas enormes entre los expertos, ya que la celulosa es uno de los polímeros más abundantes del mundo. Un dato que, por supuesto, compete a Chile.

Así analizó La Tercera este último punto, en un artículo dedicado a este material: “En Chile, existen 16,7 millones de hectáreas de bosque, lo que representa el 23,2 por ciento del territorio nacional. De ese porcentaje, 2,4 millones de hectáreas corresponden a bosque plantado, y de ellas, el 0,8 por ciento son eucaliptos. Una de las dos especies que, junto al pino, son materia prima de la celulosa. Y también podría ser el futuro de la producción de la nanocelulosa”.

Mejores tableros de madera a partir de nanotecnología

Un proyecto interesante sobre esta materia es el liderado por el Dr. William Gacitúa, director del Centro de Biomateriales y Nanotecnología de la Universidad del Biobío (UBB) y académico del Departamento de Ingeniería en Maderas de dicha casa de estudios.

Consta de la creación de un adhesivo confeccionado con un aditivo desarrollado con nanotecnología para la fabricación de tableros de madera. A partir de un aditivo de nanocelulosa, obtenido desde los árboles, se logró una formulación adhesiva que luego derivó en un material biodegradable, que permite mejorar las propiedades físicas y mecánicas de los tableros que conocemos.

El proyecto de la UBB consta de la creación de un adhesivo con nanotecnología / TAPPI

“Al principio, nos enfocamos en remediar un problema que tienen los adhesivos utilizados en la fabricación de tableros, referido al uso del formaldehído, que es una sustancia que en muchos países se está prohibiendo por su relación con algunas enfermedades como el cáncer”, inicia Gacitúa.

El investigador afirma que todo este proceso lleva cuatro años, donde los primeros fueron financiados por el Fondo de Fomento al Desarrollo Científico y Tecnológico (Fondef) y luego, junto a dos actores del sector privado: Masisa, como fabricante de tableros, y Nanotec, dedicados a la elaboración de materiales en medidas nanométricas.

“Lo que tratamos de hacer es utilizar adhesivos con baja emisión de formaldehído, que cuenten con un elemento reforzante, que en este caso es la nanocelulosa, la que hace un tiempo venimos sintetizando en la UBB”, añade el académico.

La vinculación entre este tipo de tecnología junto con distintos actores del ecosistema, fue fundamental para lograr este gran proyecto de transferencia tecnológica. Hubo apoyos desde la gestación de la idea del proyecto, la realización de pruebas industriales y la difusión de sus resultados. “Esto despierta el interés de la empresa al ver que pueden mejorar las características de sus productos en propiedades mecánicas, el reemplazo de algunos componentes actuales en los adhesivos y la incorporación de otros aditivos que mejoren el desempeño”, indica Gacitúa.

Esta iniciativa, cimentada en la nanocelulosa, trae consigo mejoras en las propiedades y posibles nuevos usos de estos productos madereros, por lo que desde la UBB tienen considerada una posible internacionalización en mercados internacionales.

“La Oficina de Transferencia y Licenciamiento de la UBB (OTL-UBB), dependiente de la Dirección de Innovación de la casa de estudios, es la responsable de gestionar el proceso de protección intelectual de la tecnología desarrollada para mejorar los adhesivos para madera, la cual ha sido presentada en Chile, Estados Unidos, Brasil, Colombia, México, Perú y Ecuador. Además, de las gestiones para la transferencia tecnológica, lo que contempla valorizaciones de la tecnología y formalización de licencias”, finaliza el académico.

Propiedades del material del futuro

La nanocelulosa tiene como características una gran resistencia y un peso ligero / exilv

Comparada con el acero, la nanocelulosa tiene una resistencia 20 veces superior, a partir de una medición en megapascales. A su vez, por metro cúbico, tiene un peso mucho menor en relación a ese mismo material, con cerca de 6.000 kilos de diferencia con el acero, y con cerca de mil con otro aún más liviano, el aluminio.

Tal como estableció un artículo de CMPC, sus bondades también podrían decir presente en otras industrias. “La nanocelulosa tiene potencial, además, para aplicaciones biomédicas. Se podrían imprimir en 3D partes del cuerpo, prótesis. En tecnología, el futuro para este súper material es auspicioso. Las pantallas flexibles podrían ser basadas en nanocelulosa por la resistencia mecánica que posee. En construcciones también podría haber un campo. Hay estudios que indican que al colocar un bajo porcentaje de este material al concreto, por ejemplo, aumentan de forma notoria las propiedades mecánicas”.

Esta nueva oportunidad pretende ser el corazón de los paradigmas ambientales del futuro, entre estos, la bioeconomía y la economía circular, pues también permitirían a la industria de la madera, del papel y el cartón, generar mucho mayor valor añadido al actual.

“Jamás un papelero había pensado dedicarse a sustratos electrónicos por ejemplo, o al tema de la biomedicina. La nanocelulosa es justo el punto en el que se juntan esos dos mundos”, aseguró Álvaro Tejado, Investigador líder de la línea de nanocelulosa en Tecnalia, en una publicación de El Diario Vasco.

Este mismo científico tuvo más palabras sobre esta diversificación de posibilidades que les ha brindado el material. “Partimos de una gran variedad de materiales celulósicos, como fibra virgen, fibra tratada o residuos industriales, y diseñamos y desarrollamos distintos tipos de (micro/nano) fibras y distintas funcionalidades para su revalorización, su uso y validación en distintas aplicaciones y sectores, como papel y cartón, pinturas y recubrimientos, adhesivos, embalaje, cementos y morteros, composites…), mediante métodos mecánicos, que pueden complementarse con tratamientos químicos y/o enzimáticos”.

En el mismo artículo citado anteriormente de la CMPC, el gerente de innovación de la compañía, Felipe Alcalde, se refirió a la mina de oro que puede significar esta opción renovable y de qué manera Chile puede tener éxito en su producción.

“Este material renovable y sostenible está aún muy subutilizado y nuevas aplicaciones están en desarrollo. Tenemos acá una enorme oportunidad. En este viaje debemos estar involucrados muchos actores: la industria, las universidades, centros de investigación y el mundo del emprendimiento. Cada uno va a ser clave”.


Escrito por Marcelo Salazar Medina
Fotografía principal cortesía de McGill University

Ver más sobre: 

NOTICIAS RECIENTES

  • Agrupación de la Universidad de Washington promueve la descarbonización de la construcción a través de seminarios e investigaciones

  • Martin Thübeck ensambla una colección de muebles modulares mediante una simple unión

  • Tomás Villalón: “En el concurso de Arquitectura se debe entender el potencial de la madera y su gran responsabilidad medioambiental”

OBRAS

Compartir en Facebook
Compartir en Twitter
Compartir en LinkedIn
Compartir en Pinterest
Compartir en correo
Traducir »