Biodegradable, más fuerte y liviano que el acero: Científica investiga este súper material del futuro

“Es un material renovable, biodegradable y con un amplio rango de usos, está presente en el papel de nuestros cuadernos y es indispensable en la producción de papeles higiénicos y de limpieza”, detalla la profesora Consuelo Fritz, del Departamento de Desarrollo en Productos Forestales de la Facultad de Ciencias Forestales y de la Conservación de la Naturaleza de la Universidad de Chile, sobre la celulosa, un recurso que puede convertirse en nanocelulosa, material que muchos consideran el material del futuro llegando a ser incluso más fuerte y liviano que el acero.

El material, es objeto de estudio de la académica, con el recientemente adjudicado proyecto Fondecyt Iniciación 2023 “Effect of Cellulose Nanoparticles (CNPs) on adhesive properties in heterogeneous emulsion-based polymer nanocomposites for wood adhesives” que busca evaluar el uso de las nanopartículas de celulosa para producir adhesivos de base biológica que puedan ser usados en la fabricación de productos de ingeniería en madera. Para esto se obtendrán nanocristales y nanofibras desde pulpa de celulosa blanqueada.

En concreto, la celulosa se trata de un biopolímero que puede ser extraído de un amplio rango de plantas, animales y bacterias. “A través de la nanotecnología es posible obtener un polímero de menor tamaño, conocido como nanocelulosa o nanopartículas de celulosa, cuyas dimensiones se encuentran en la nanoescala, es decir, es celulosa que presenta alguna de sus dimensiones de 100 nm o menos”, comenta la profesora Fritz.

El material también es utilizado como aditivo en las industrias de alimentos y farmacéutica como un modificador reológico y estabilizador, por lo que tiene un gran impacto en diversas industrias de la economía.

De acuerdo a la forma en que se obtiene este “super material”, es posible definir tres tipos de nanocelulosa: “El primero de ellos es conocido como nanofibras de celulosa o celulosa nanofibrilada, el segundo corresponde a nanocristales de celulosa y el último es conocido como nanocelulosa bacteriana, cada una de ellas con diferentes propiedades químicas superficiales, grados de cristalinidad y propiedades mecánicas”, detalla la experta.

En cuanto a su resistencia mecánica, es decir la capacidad de un material de resistir una fuerza sin romperse, “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 esto se combina con características únicas que lo hacen un material sumamente capacitado para la industria del mañana ya que, de acuerdo a la académica, si se toma en cuenta sus características de baja densidad (menos peso); biodegradabilidad; no toxicidad; sostenibilidad y una alta relación de aspecto, cristalinidad y área superficial, han convertido a la nanocelulosa en un biopolímero atractivo para desarrollar una novedosa plataforma de bioproductos híbridos funcionales que pueden ser útiles y entregar grandes beneficios como materia prima para el reemplazo de polímeros y materiales de origen sintético o fósil.

La académica cuenta que en la última década se han expandido los usos de la nanocelulosa a sectores como packaging, alimentos, medicina, sector automotriz, construcción, componentes electrónicos, adhesivos, recubrimientos, textiles, biocompuestos para tratamiento y purificación de agua y biosensores. Todo esto debido a que los desafíos tales como la sensibilidad a la humedad, la incompatibilidad con polímeros oleofílicos, el alto consumo de energía necesario para producirla y su costo se han ido superando a través de I+D.

“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 de que la madera será el material propulsor de la bioeconomía del siglo XXI”, cierra la académica Consuelo Fritz, sobre los impactos y el valor que tiene el desarrollo de este “super material” del futuro y que puede ser una vuelta de tuerca para la industria del país.