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EUCAlyptus LIgnin VAlorisation for Advanced Materials and Carbon Fibres

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Fabricación sostenible de polímeros industriales a partir de la lignina

Uno de los principales problemas del plástico es que se fabrica a partir de materias primas fósiles. Un equipo de investigadores europeos ha desarrollado una alternativa sostenible derivada de los árboles.

Cambio climático y medio ambiente
Tecnologías industriales

La lignina es un polímero natural presente en la mayoría de las plantas y una de sus principales funciones es proporcionar rigidez, por lo que las plantas rígidas, como los árboles, contienen por lo general grandes cantidades. Los seres humanos no han valorado tradicionalmente la lignina, ya que es un subproducto residual de la fabricación de papeles de gran calidad. Europa acumula, cada año, cerca de 17 millones de toneladas de lignina residual procedente del proceso de fabricación de pasta de papel y, aunque la mayor parte se quema, cerca del 2 % se utiliza para otros fines comerciales de bajo valor. Sin embargo, la lignina puede emplearse de forma rentable, ya que puede servir como materia prima para la producción de determinados productos poliméricos que, hoy día, se fabrican a partir del petróleo. La lignina también es lo suficientemente abundante como para sustituir al petróleo, lo que ofrece posibilidades interesantes de sostenibilidad, en consonancia con los objetivos de eficiencia de Europa.

De la lignina a la fibra de carbono

En el proyecto EUCALIVA, financiado con fondos europeos, se desarrollaron y demostraron nuevos métodos para transformar la lignina en bruto en precursores de otros productos como, por ejemplo, fibras de carbono, películas elásticas para textiles y tejidos inteligentes, así como materiales no trenzados y sus derivados. Sus investigadores probaron y validaron una instalación de producción a escala piloto. El proyecto EUCALIVA recibió financiación de la Empresa Común para las Bioindustrias, una colaboración público-privada entre la Unión Europea y la industria. El proceso de EUCALIVA recupera la lignina del licor negro, un subproducto del proceso químico kraft que elimina la lignina de la pasta soluble de madera. «Nos centramos en tres aspectos fundamentales de la preparación de la lignina — explica Nuria Valdés Mediavilla, directora del proyecto—. Optimizamos la separación y preparación de la lignina, así como la fabricación de fibras a partir de lignina; diseñamos rutas de termoestabilización eficientes y más rápidas; y, por último, fabricamos fibras de carbono y otros materiales de carbono con propiedades mejoradas». La mejora de las propiedades mecánicas de las fibras de carbono significa que pueden sustituir al vidrio en aplicaciones estructurales, como los materiales compuestos reforzados con fibra, y además pueden emplearse en otras aplicaciones funcionales. El proceso de EUCALIVA emplea la pasta obtenida de «Eucalyptus globulus», que es la especie de árbol ideal para silvicultura ya que tiene un porte recto y alto, y un crecimiento muy rápido, por lo que su turno de corta es de entre nueve a catorce años. Con todo, la técnica de extracción de lignina debería poder adaptarse a otras especies. El proyecto comenzó una vez superados los niveles de preparación tecnológica cuatro y cinco, lo que significa que la tecnología había sido validada. Sus investigadores hicieron avanzar el proyecto hasta el nivel de preparación tecnológica siete al demostrar el prototipo del sistema en un entorno operativo. En la instalación piloto se fabricaron materiales para que los usuarios industriales los probaran.

Electrodos ponibles y textiles

Las pruebas incluyeron un material flexible, sobre el cual se imprimió un circuito en miniatura. Los electrodos podrían estar en contacto directo con la piel humana para así supervisar y cuantificar biomarcadores relevantes de la transpiración humana. El equipo del proyecto demostró asimismo la integración de los electrodos flexibles en ropa protectora de trabajo y en guantes de protección. Los electrodos funcionaron satisfactoriamente durante ciclos consecutivos de estiramiento, lo que permitió demostrar su potencial tanto en prendas como para supervisar la salud del usuario. Existen muchas otras aplicaciones potenciales: por ejemplo, el equipo trabaja ahora en el desarrollo de una alfombra de fibra de carbono porosa de lignina denominada «tela de carbón activado». «Por el momento, cada uno de nuestros socios seguirá distintas líneas de desarrollo de la tecnología de conversión de lignina —concluye Valdés Mediavilla—. Algunos desarrollarán aplicaciones de biosensores, otros examinarán la producción de nuevos materiales. No obstante, ninguno producto están aún listo para su comercialización». Pero pronto, la lignina sustituirá a las materias primas fósiles en la producción de multitud de materiales poliméricos.

Palabras clave

EUCALIVA, lignina, polímero, fibra de carbono, Eucalyptus globulus, madera, electrodos flexibles, biosensor, supervisión de la salud, tela de carbón activado

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