Científicos forestales desarrollan materiales innovadores en base a madera para la impresión 3D

materiales innovadores en base a madera para la impresión 3D

22 de Marzo, 2021

Un equipo de investigación de la Universidad de Freiburg ha desarrollado una biopasta en base a celulosa y lignina que podría utilizarse en construcciones livianas, pero que además puede producir estructuras complejas mediante impresión 3D.

Una biopasta viscosa que es fácil de procesar, se solidifica rápidamente y es adecuada para producir incluso estructuras complejas utilizando el proceso de impresión 3D,  ha sido desarrollada por un equipo de investigación encabezado por la Prof. Dr. Marie-Pierre Laborie de la Cátedra de Biomateriales Forestales de la Universidad de Freiburg

El sintético biodegradable en base a madera podría usarse potencialmente en construcciones livianas, entre otras cosas. Los científicos han publicado sus resultados iniciales en las revistas Applied Bio Materials y Biomacromolecules.

Desarrollaron una biopasta viscosa fácil de procesar y que se solidifica rápidamente / Innovation Origins

La lignina fortalece las paredes celulares de las plantas y las hace volverse leñosas (lignificar), un mecanismo que ayuda a las plantas a protegerse contra el viento o las plagas. Es un producto de desecho de la fabricación de papel y en gran parte se incinera para producir bioenergía. “Es por eso que estamos investigando posibilidades alternativas para hacer un mejor uso de esta materia prima en el futuro”, dice Laborie. 

Como resultado, el equipo comenzó a reexaminar una combinación de materiales que ya fue investigada en la década de 1980 por un equipo de investigación estadounidense. En este sistema, los cristales líquidos en base a celulosa, el componente principal de las paredes celulares de las plantas, aseguran no solo la resistencia sino también las buenas propiedades de fluidez de la biopasta. El otro componente, la lignina, puede “pegar” la microestructura en el proceso de creación del biosintético, como descubrió Robert Gleuwitz en su tesis doctoral. Su orientación determina posteriormente las características del biosintético: por ejemplo, puede responder de manera más rígida o más flexible, dependiendo de la dirección de la que provenga la fuerza.

Es necesaria más investigación

Hasta ahora, el equipo ha utilizado una lignina excepcionalmente pura / Universidad de Freiburg

Sin embargo, será necesario realizar más trabajos de investigación hasta que sea posible la aplicación industrial, por ejemplo, como material compuesto en la construcción ligera. 

Hasta ahora, el equipo ha utilizado lignina excepcionalmente pura que se produce en una biorrefinería piloto en el Centro Fraunhofer de Procesos Químico-Biotecnológicos (CBP) en Leuna; aunque todavía debe investigarse si el producto de desecho de la industria del papel también se puede procesar directamente. 

Como muestra Lisa Ebers en su tesis doctoral, las características del biosintético también se pueden transformar de muchas maneras, por ejemplo, procesando químicamente o variando los componentes: en los ensayos hasta la fecha han utilizado lignina de hayas; si se obtiene de otras plantas, tendrá características de material ligeramente diferentes, como diferentes cristales líquidos, aunque todos estén basados ​​en celulosa. Las proporciones óptimas de cantidad también difieren según la aplicación planificada. 

Los resultados surgieron de un proyecto del Sustainability Centre Freiburg y la Fraunhofer Society / Universidad de Freiburg

Además, los investigadores pronto probarán un uso posible completamente diferente: la calidad del suelo se puede analizar con la ayuda del material de base biológica. Esto se lleva a cabo mediante el estudio de la degradabilidad de la lignina y la celulosa en varios tipos de suelo.

Los resultados surgieron de un proyecto de investigación del Sustainability Centre Freiburg y la Fraunhofer Society. La investigación y las pruebas de impresión 3D se llevaron a cabo en cooperación con el Prof. Dr. Christian Friedrich y el Dr. Gopakumar Sivasankarapillai en el Centro de Investigación de Materiales de Freiburg (FMF) de la Universidad de Freiburg y con el Dr. Gilberto Siqueira en los Laboratorios Federales Suizos de Ensayos e Investigación de Materiales (EMPA) en Dübendorf, Suiza.


Escrito originalmente por Arnoud Cornelissen para Innovation Origins
Fotografía principal cortesía de 3D Printing Industry

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