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Consuelo Fritz: Madera: incentivando la bioeconomía en Chile

PhD Biomateriales Forestales y académica Departamento de Desarrollo de Productos Forestales Universidad de Chile

22 de Diciembre, 2021

Ya no se trata sólo de hablar de economía circular o sustentabilidad: debemos ir más allá y pensar en cómo transitamos hacia una bioeconomía para nuestro país. El Siglo XX se caracterizó por el desarrollo de productos y combustibles basados en el uso de carbón, petróleo y gas, generando un enorme progreso en la humanidad. Sin embargo, no cabe duda que todo esto ha ocasionado enormes consecuencias medioambientales, geopolíticas y económicas. 

Ante este escenario, se hace imprescindible buscar alternativas que nos lleven a un desarrollo lejos de los recursos de origen fósil, reemplazando por materias primas renovables. Para esto, la biorrefinería nos ofrece un camino ilimitado de soluciones tecnológicas que nos permitirán optimizar nuestros recursos naturales, con énfasis en el desarrollo económico, social y ambiental, donde la innovación desde el sector forestal y maderero es clave en esta búsqueda.

En primer lugar, debemos entender cómo estos dos conceptos están interrelacionados. Por una parte, la bioeconomía se define como la utilización y transformación sostenible de recursos biológicos, aprovechando el conocimiento y la tecnología. A su vez, la biorrefinería constituye el modelo central para alcanzar estos objetivos, permitiendo la producción conjunta de bioenergía y bioproductos. 

En general, el desarrollo de bioproductos y biomateriales desde el sector maderero se obtiene desde las denominadas “plataformas químicas”, originadas a partir de los tres principales biopolímeros que encontramos en los materiales lignocelulósicos: lignina, celulosa y hemicelulosa.

Particularmente, se estima que en el mundo se producen 100 millones de toneladas de lignina al año desde los procesos de pulpaje, donde solo el 5% es utilizada comercialmente. Es la mayor fuente natural de compuestos aromáticos, que puede reemplazar potencialmente los productos químicos a base de petróleo. Por lo tanto, existe la necesidad de valorizar este biopolímero y aumentar el grado de innovación a través de diversas estrategias. Una de ellas es el desarrollo de nanopartículas de lignina (NpLig) con determinadas características, evitando así los problemas asociados a su heterogeneidad (amplia distribución de peso molecular y grado de reactividad química superficial). Asimismo, otro factor relevante viene dado por la necesidad de reemplazar las partículas sintéticas con una alternativa de base biológica. 

Algunas de las posibilidades para las NpLig implican aplicaciones de gran volumen, como adhesivos, compuestos y estabilizadores de emulsión, es decir, aplicaciones ya probadas para otras formas de lignina, pero donde las partículas esféricas nanométricas ofrecen una ventaja. Centrarse en el tamaño y en la forma de las partículas introduce aplicaciones de lignina totalmente novedosas, tales como liberación controlada de principios activos e inmovilización de enzimas para biocatálisis. 

A lo anterior, se suman las aplicaciones derivadas de las nanopartículas de celulosa, las cuales destacan por su excepcional resistencia mecánica. Se ha reportado una amplia gama de valores; sin embargo, se establece un valor de módulo elástico promedio de 130 GPa para nanocristales de celulosa, mucho más alto que el de las fibras de vidrio (70 GPa), similar al Kevlar (60-125 GPa) y que podría competir con el acero (200-220 GPa). Todo lo anterior, combinado con una baja densidad (menos peso); biodegradabilidad; no toxicidad; sustentabilidad y una alta relación de aspecto; cristalinidad y área superficial, han convertido a este nanomaterial en una interesante alternativa para el desarrollo de nanomateriales híbridos funcionales con aplicaciones en la industria del packaging (bioplásticos), en la eliminación de metales pesados desde el agua y en biocompuestos antimicrobianos, por mencionar algunos ejemplos.

Actualmente, Chile se encuentra en un camino auspicioso para el desarrollo de biomateriales de alto valor, ya que se están generando las instancias para potenciar la investigación en la industria forestal y maderera. Por lo tanto, no cabe duda que la madera será el material propulsor de la bioeconomía del Siglo XXI. 

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