NANOCELULOSA
Uruguay puede ser rico
La nanocelulosa es una microfibra o tejido biodegradable de celulosa que se obtiene a partir de fibra de madera. Es un recurso renovable y biodegradable. Barato, resistente, orgánico y ecológico. Algunos dicen que podría incluso reemplazar al plástico.
Todo tiene una sola fuente: la madera. La nanocelulosa puede ser extraída, por ejemplo, del eucalipto, y podría ser más resistente incluso que el titanio. Aunque esa no es la característica que más llama la atención: la nanocelulosa, además de ser más resistente que casi cualquier metal, es biodegradable.
Uruguay tiene 3,6 millones de hectáreas de suelos de prioridad forestal, de las cuales un millón ha sido plantada principalmente con eucaliptos, lo que representa alrededor de 6% del total de suelos productivos. Es una de las dos especies que, junto al pino, son materia prima de la celulosa.
En Chile, existen 16,7 millones de hectáreas de bosque, lo que representa el 23,2% del territorio nacional. De ese porcentaje, 2,4 millones de hectáreas corresponden a bosque plantado, y de ellas, 0,8% son eucaliptos.
Las moléculas de nanocelulosa son increíblemente ligeras, superfuertes y conducen electricidad. Ahora que se descubrió una nueva manera de obtener nanocelulosa a partir de algas, vale la pena conocer las posibles aplicaciones de este supermaterial.
La nanocelulosa se extrae básicamente de cualquier fibra de celulosa, como por ejemplo la pulpa de celulosa y puede presentarse de dos maneras, cristalina o aleatoria. En Uruguay se cuenta con dos plantas de producción de pulpa de celulosa (Montes del Plata y UPM) y una tercera en vías de construcción.
El grupo de Turbak
El término nanocellulose o microfibrillated cellulose fue usado por primera vez en 1977, para designar un material gelatinoso translúcido, resultado de pasar pulpa de celulosa a través de un homogeneizador (llamado Gaulin type milk homogenizer por aquel entonces) y luego impactarla contra una superficie rígida. Dicho descubrimiento se le atribuyó al grupo de investigadores Turbak, Snyder y Sandberg que trabajaban en Whipanny, New Jersey, para ITT Rayonier Labs.
A pesar de que en los años 1950 ya se aplicaban tratamientos de ultrasonido, hidrólisis, oxidación y también homogeneización para desintegrar estructuras de celulosa, fue el grupo de Turbak el que dispuso el resultado de las investigaciones de manera que pudiera haber un interés industrial sobre el material.
La nanocelulosa cristalina es quizá la que más recientemente ha aparecido en la escena de la actualidad, aunque igual que otros supermateriales está presente de forma natural en el entorno desde siempre, en este caso, en los árboles y las plantas. Es ligera, fuerte y rígida, y con un alto coeficiente de resistencia respecto a su peso. Además, es estable en cuanto a los cambios de temperatura, tiene propiedades ópticas interesantes (es transparente) y se dilata poco con el calor. Por último, puesto que es un derivado de la celulosa, que es una materia prima que producen las plantas en grandísimas cantidades cada año, es intrínsecamente renovable y respetuosa con el medioambiente.
Menores costos
En abril de 2013, científicos de la Universidad de Texas volvían a hacer sonar la nanocelulosa con fuerza al anunciar que habían dado con la forma de reducir los costos de producción, utilizando un determinado tipo de alga para producir el material de forma natural, algo que hasta entonces no había sido posible conseguir. Solo harían falta luz y agua.
Las predicciones de la Fundación Nacional para la Ciencia estadounidense aseguran que para el año 202, la de la nanocelulosa será una industria valorada en 600.000 millones de dólares.
Posibles usos
No son pocos los que ya trabajan en cómo utilizar la nanocelulosa en el futuro; estos son algunos de esos potenciales usos.
Armaduras ligeras y súper resistentes. En busca de materiales más ligeros y resistentes, a la vez que transparentes para uso militar, incluida la protección ocular y facial, científicos del ejército estadounidense están buscando la forma de reforzar polímeros sintéticos con nanocelulosa. Algunos de los materiales que se utilizan normalmente para esta tarea, como la fibra de carbono o las cerámicas, suelen encarecer mucho el proceso y alteran el polímero porque le quitan claridad y añaden algo de color. La nanocelulosa podría sortear ambos obstáculos.
Además, su aspecto transparente también le da ventaja en este campo, puesto que la hace perfecta para proteger vehículos o fabricar cascos a prueba de impactos, por no mencionar los vidrios de comercios con mayor tendencia a sufrir robos.
Coches más resistentes y eficientes. Según científicos de la Universidad de Maine, añadiendo solo un 10% de nanocelulosa a la mezcla de un material compuesto cualquiera se consigue aumentar la fuerza de la sustancia final hasta en un 70%, algo de lo que podría beneficiarse, entre otros, el sector de los transportes y la industria del automóvil especialmente.
Gracias a su ligereza, esto podría ocurrir sin que los coches aumentasen excesivamente de peso, e incluso disminuyendo si la nanocelulosa sustituye a otros materiales más pesados. De esta forma los vehículos no necesitarían consumir más combustible para ser más resistentes y seguros.
Debido a que la nanocelulosa es bastante barata por producirse de algas, se podría utilizar en grandes volúmenes. De hecho, Ford estima que será capaz de crear partes de carrocería que restarían peso a los automóviles. Esto significa que podría bajar el gasto de combustible.
Usos médicos y sanitarios. La nanocelulosa es altamente absorbente, porosa y se puede moldear al gusto. Esto la hace perfecta para fabricar con ella productos absorbentes como gasas, vendas o incluso tampones. Su carácter biodegradable es una ventaja más para estos usos, así como para emplearla en pequeños implantes, como recambios de válvulas cardíacas, ligamentos artificiales o piezas de articulaciones.
Sus aplicaciones en el campo de la medicina son tan prometedores que solo en este ámbito se calcula que tendrá un mercado de 97.000 millones de dólares en pocos años.
Por otra parte, su capacidad conductora la postula como un material idóneo para fabricar membranas que luego se utilicen en procesos de filtrado, como los tratamientos de diálisis para enfermos del riñón.
Pero eso no es todo: combinando pequeñas cantidades de nanocelulosa con agua, se forman hidrogeles muy estables que comparten muchas propiedades con los tejidos humanos, lo que está dando pie a investigaciones sobre la aplicación de medicamentos e incluso la ingeniería de tejidos y de órganos.
Esponjas para limpiar vertidos en el mar. Mezclando nanocelulosas con agua, se obtienen hidrogeles, pero mezclándolas con otros componentes, todos juntos forman aerogeles, que son una especie de esponja, capaces de resistir de forma estable en el agua durante más de 60 días.
Ya hay varios laboratorios en el mundo investigando esta propiedad del supermaterial, que sería muy interesante por ejemplo para facilitar las tareas de limpieza tras un vertido contaminante en el agua del mar.
Mejorar otros materiales como plásticos o papel. La nanocelulosa es un derivado de la celulosa, con la que se fabrica el papel y el cartón. Añadiéndola a su composición, puede reforzar el entramado de fibras que los componen y hacerlos más fuertes y resistentes, por ejemplo al agua o a los impactos y el desgaste. Podría convertirse en un ingrediente interesante para cajas y embalajes que deban resistir en exteriores, o que estén en contacto con materiales grasos, por ejemplo, evitando que se rompan o estropeen.
Por sus propiedades, también puede utilizarse para mejorar las cualidades mecánicas de algunos plásticos, como la resina termoplástica o el látex, haciéndolos más flexibles y resistentes. De hecho, científicos brasileños han desarrollado un plástico que, empleando nanocelulosa extraída de plátanos, resultó 30% menos pesado y cuatro veces más fuerte que el mismo compuesto sin la nanocelulosa.
Pantallas flexibles. Debido a que la nanocelulosa es transparente, ligera y resistente, puede ser utilizada en un material que sustituya al plástico o el vidrio. Es por eso que Pioneer Electronics está experimentando con este material para hacer algunas de las más increíblemente delgadas y flexible pantallas del futuro.
Filtros. Así como el grafeno, la nanoestructura de la nanocelulosa puede utilizarse para crear filtros que pueden purificar todo tipo de líquidos. Entonces sería posible obtener agua potable, filtrar la sangre durante las transfusiones, o incluso atrapar sustancias químicas peligrosas en los cigarrillos.
Baterías. Si combinamos las bondades del grafeno junto con las propiedades flexibles de la nanocelulosa, podríamos obtener pilas que se recargarían al ser dobladas.
Aerogel ultraabsorbente. Debido a que es muy fuerte y ligera, la nanocelulosa puede ayudar a crear un espuma que puede soportar más de 10.000 veces su propio peso. Como resultado, un material muy poroso y superabsorbente que podría servir como sustituto a las compresas.
Biocombustible. Con algas verde-azules modificadas genéticamente se puede crear un subproducto para generar biocombustible.