Centro Tecnológico de Investigación Multisectorial

Síguenos:

Materiales lignocelulósicos, alternativa sostenible para la industria del futuro

La economía circular y ecosostenible es el nuevo modelo económico de aplicación obligada, no solo por la necesidad de cuidar un planeta cada vez más resentido con la acción humana y con la ingente cantidad de residuos que producimos. También por todas las posibilidades que ofrece para el sector industrial necesitado de nuevas alternativas innovadoras a los recursos fósiles.

 

De acuerdo al informe “European Bioeconomy in Figures”[1] elaborado por Bio-based Industries Consortium el volumen de negocios total de la Bioeconomía en Europa asciende a 2,1 billones de euros, con 600.000 millones de euros correspondientes a las Industrias Bio-Basadas. Éstas representan por tanto un pilar fundamental de la economía europea, con una perspectiva de crecimiento alta y constituyen un elemento fundamental en la transición hacia una economía circular sostenible en Europa con materias primas renovables como factor clave.

 

Hace cinco años desde CETIM apostamos por abrir una línea de investigación en materiales lignocelulósicos, centrada en la valorización de la lignina y la celulosa como materiales ecosostenibles de alto valor añadido. Nuevas aplicaciones para la industria y tan diversas como espumas de poliuretano para asientos en el sector de la automoción, productos de limpieza, paneles aislantes para la construcción, aditivos para tuberías, estabilizantes para suelos forestales o mezclas asfálticas sostenibles en una larga lista de proyectos I+D que desde 2015 engrosan nuestro porfolio de I+D, con resultados muy satisfactorios y un mismo denominador común: economía sostenible y circular.

 

Celulosa, el polímero más abundante en la naturaleza como alternativa industrial sostenible
La celulosa, biomolécula más abundante en el medio natural, es un material fundamental para la fabricación de todo tipo de productos de papel y cartón. Se trata por tanto de una materia prima con aplicaciones industriales asentadas, y un negocio en alza (con un aumento la demanda mundial proyectado de 12% hasta 2024).

 

Con el objetivo de favorecer su implantación en otros sectores industriales como material ecosostenible y aumentar su cotización en mercado como materia prima de alto valor añadido, CETIM investigamos la obtención y aplicación de micro y nanocelulosa en múltiples sectores. Aprovechamos no sólo sus ventajas como recurso natural -renovable, biodegradable y biocompatible- sino también sus propiedades físicas y químicas -alta resistencia, alta estabilidad térmica, ligereza, transparencia óptica, estabilidad dimensional, alta capacidad de retención de agua, elevada área superficial, etc. A través de procesos mecánicos, químicos y bioquímicos, desde CETIM obtenemos, procesamos y modificamos la nanocelulosa en diferentes morfologías, como son nanocristales y nanofibras.

 

Investigadores de CETIM operando homogeneizador piloto del Centro.

 

En nuestras investigaciones también nos centramos en el uso de la nanocelulosa en mercados demandados de interés. Son ejemplos destacados: la formulación de compounds plásticos que mejoren las propiedades mecánicas y barrera, así como su evaluación como potencial sustrato (films alimentarios de nanocelulosa); el desarrollo de papeles especiales, hidrofóbicos, de bajo gramaje; recubrimientos para textiles de automoción y espumas de poliuretano que mejoren la integridad estructural y mecánica, así como propiedades térmicas y acústicas; nuevos composites para tuberías, de marcado carácter medioambiental y propiedades barrera, físicas y mecánicas mejoradas; o nuevas mezclas asfálticas en frío con micro y nanocelulosa como agentes dispersantes. Así, el conocimiento multisectorial y tecnológico de nuestro Centro permite diversificar el uso de celulosa con la obtención de nanocelulosa viable en aplicaciones de alto valor añadido en muy variados sectores industriales. En palabras de Antonio Casal, Director de Desarrollo de ENCE, la “visión multisectorial de CETIM nos permite enfocar nuestros desarrollos a nuevos mercados y sectores”.

 

Con estas investigaciones, CETIM posiciona a sus clientes en un mercado –la nanocelulosa- que moverá 530 millones de dólares en 2021 y cuenta con una tasa de crecimiento anual compuesto del 30%[2].

 

Lignina, componente básico de la madera como precursor sostenible de materiales avanzados

La lignina es un polímero orgánico complejo, el segundo más abundante de en la naturaleza. Responsable entre otros de dar dureza al tronco leñoso, supone entre un cuarto y un tercio del peso de la madera. En la industria papelera, la madera se somete a un procesado químico y térmico (pulpeo) para obtener la celulosa –el producto objetivo-, resultando un subproducto –llamado “licor negro” por su aspecto- rico en lignina.

 

Tradicionalmente, la lignina ha sido considerado como un material de baja calidad y bajo valor añadido debida a su complejidad polimérica. En 2010 la industria de la pulpa y el papel produjeron aproximadamente 50 millones de toneladas de lignina, de las cuales sólo el 2% fue usado comercialmente para aplicaciones de valor añadido. Es ahora cuando la industria está empezando a descubrir el potencial de la lignina -considerándose incluso que puede llegar a ser el principal recurso aromático de la química industrial del futuro. La identificación desde CETIM del potencial de mercado que la lignina ofrecía a sus clientes como producto de fuentes secundarias más allá de su aprovechamiento como combustible abrió un campo de potenciales aplicaciones industriales que investigamos en nuestros laboratorios. Ejemplos destacados de estas investigaciones son: modificación química de lignina para la obtención de los polioles necesarios para la fabricación de espumas y adhesivos de poliuretano; obtención de aditivos plastificantes y superplastificantes para el sector de la construcción; compounds matriz polimérica-lignina con propiedades mecánicas y térmicas mejoradas; o formulaciones de aditivos textiles hidro y oleofóbicos.

 

Investigadores de CETIM manipulando lignina en laboratorio

 

Con estas investigaciones, posicionamos a nuestros clientes en un mercado -productos químicos basados en bioquímica- que alcanzará en los próximos años una cuota de mercado de producción del 9% con un mercado global de 1,7 millones de toneladas[3], y que supondrá un espaldarazo a la industria sostenible y ecológica del futuro.

 

Inversión y equipamiento
La aplicación del expertise del equipo humano de CETIM no sería posible sin el esfuerzo inversor por parte del Centro para convertir su sede central en un Centro puntero en I+D+i. En 2018, CETIM se ha dotado de equipamiento tecnológico de última generación y aumentado sus instalaciones de I+D, con una inversión superior a medio millón de euros. Diverso equipamiento científico-tecnológico – cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional a través de la Axencia Galega de Innovación– se han instalado en los laboratorios del Centro equipos como homogeneizadores de laboratorio y piloto para la obtención de micro y nanocelulosa y encapsulación, liofilizador y spray dryer piloto para la producción de partículas y encapsulados, entre otros- que incrementan nuestra capacidad investigadora, permitiendo ofrecer a nuestros clientes y colaboradores, capacidades y servicios mayores.

 

Colaboración industrial
En todos los casos, se trata de líneas de investigación aplicada puestas en marcha con empresas tractoras a nivel nacional e internacional de sectores tan heterogéneos como los productos industrializables enumerados. Empresas clientes como ENCE, Grupo COPO, CUPA, Grupo ABN Pipe, Extraco, UBE, Grupo ADI, Miquel y Costas, Arteixo Química, Canarga, FINSA, Técnicas Reunidas, BASF, Cromogenia y un largo etcétera de compañías hacen posibles las investigaciones del Centro y su aplicación en industria.

 

 

 

 

[1] European Bioeconomy in Figures; http://biconsortium.eu/sites/biconsortium.eu/files/news-image/16-03-02-Bioeconomy-in-figures.pdf

[2] Informe ”The Global Market for Cellulose Nanofibers/ NanoFibrillar Cellulose” publicado por Future Markets, Inc., Febrero 2017

[3] High-value opportunities for lignin”. Frost & Sullivan