Nanocelulosa para el desarrollo de bioadhesivos

Portada-Nanocelulosa

15 de Mayo, 2024

En el laboratorio de Celulosa y Biomateriales de la Facultad de Ciencias Forestales y de la Conservación de la Naturaleza de la Universidad de Chile, la nanocelulosa emerge como el alma de la creación de un bioadhesivo que puede utilizarse en la fabricación de productos de ingeniería en madera. Este material, aclamado como el tesoro del mañana debido a su resistencia incomparable y su ligereza sorprendente, está siendo extraído de subproductos de la madera y del área agrícola, por un equipo liderado por la ingeniera de la madera y Phd en biomateriales forestales, Consuelo Fritz.

“Efecto de las nanopartículas de celulosa sobre las propiedades adhesivas en nanocompuestos poliméricos heterogéneos a base de emulsión para adhesivos para madera”, es el nombre del proyecto acreedor del Fondecyt Iniciación 2023, que se encuentra en su segundo año de estudio y que, como nos relata la ingeniera de la madera, Consuelo Fritz, busca que sus resultados en el laboratorio lleguen a tener un impacto en la sociedad.

 “En Europa se está imponiendo este concepto de la bioeconomía, basada en recursos naturales y aprovechados de forma sostenible, sin mayor impacto al medioambiente” señala y sigue “Chile debiera empezar a mirar estos países que tienen modelos bioeconómicos con incentivos”.

Para la académica, aunque el punto de referencia puede ser Europa donde la tecnología está más avanzada, en nuestro país es necesario iniciar el camino desde la investigación, porque siempre existen diferencias en la materia prima utilizada y, por tanto, en sus respuestas. “En Chile estamos en buen pie para empezar a incursionar en empresas de base científico tecnológicas, que hagan el nexo entre la universidad o centro de investigación y lo lleven a productos terminados”, sostiene respecto del panorama I+D.

La investigación

El trabajo del primer año de investigación del equipo, liderado por la ingeniera y compuesto por un asistente de investigación y estudiantes tesistas, consistió en la realización de un barrido de varios subproductos -antes llamados residuos- forestales y agrícolas disponibles en Chile, que contienen celulosa y que permiten obtener, mediante distintos tratamientos químicos y mecánicos, nanocelulosa.

“La idea con esta investigación es que aportemos en la cadena de valor de esos subproductos que se desechan o utilizan como productos de muy bajo valor”, nos cuenta Consuelo. Residuos del pulpaje de celulosa, de la pulpa de fruta, rastrojos de las cosechas de avena y arroz, alperujo del aceite de oliva, todos restos por los que las empresas pagan para deshacerse y de los que “logramos obtener nanocristales de celulosa y los caracterizamos”.

En este segundo año, el equipo trabaja con nanofibras de celulosa y se adentra en la transformación química en “cómo modificamos esta nanocelulosa para que forme después un bioahesivo”, dice la ingeniera.

La celulosa, siendo intrínsecamente hidrofílica (amante del agua) – nos instruye Consuelo- tiene una afinidad natural hacia el agua, absorbiéndola con facilidad. Sin embargo, en la creación de adhesivos, surge un dilema: muchos de ellos no son a base de agua o emplean polímeros que carecen de esta afinidad. Esta discrepancia genera una incompatibilidad palpable, similar a tratar de mezclar agua con aceite. Para superar este obstáculo, es necesario someter la celulosa a modificaciones químicas y ajustar su afinidad hacia compuestos más oleosos, como los precursores de los polímeros y así garantizar una mayor compatibilidad con los adhesivos deseados. La académica señala que “hoy estamos en la estrategia de funcionalización, de modificación química de la nanocelulosa para empezar a hacer polimerizaciones para estos adhesivos.

A fines de este año pensamos tener los adhesivos basados en nanocelulosa y lo que queda es empezar a hacer las pruebas en madera. Hay que hacer la caracterización del adhesivo y unir las maderas para hacer pruebas mecánicas, utilizando una muestra de control en base a adhesivos que se están comercializando actualmente”.

Utilización del bioadhesivo

Con un enfoque inicial en aplicaciones para uso interior, como muebles, revestimientos, tableros aglomerados y contrachapados, el potencial del bioadhesivo basado en nanocelulosa se vislumbra incluso en el ámbito exterior, ofreciendo una alternativa más segura y sostenible a los adhesivos convencionales.

Hoy, “con los resultados que vamos obteniendo – dice la académica-, esto incluso da para pensar en los adhesivos que son más de exterior. Un adhesivo basado en nanocelulosa podría ayudar a competir con adhesivos basados en fenol o formaldehido, que son muy buenos para la madera, la pegan y resisten muy bien, pero muchas veces generan compuestos volátiles y esos son los que, al ser respirados, pueden tener incidencia cancerígena, como ya se ha detectado”.

Con estos avances se avizora un futuro donde la innovación y la sostenibilidad converjan para dar forma a un Siglo XXI con más desarrollo de biomateriales de alto valor para un futuro más sostenible.

Ver más sobre: 

Traducir »