La investigación de materiales dice sí a la madera
Alternativas ecológicas a las materias primas fósiles: Se espera que los materiales de origen biológico reduzcan la contaminación e impulsen el cambio hacia una economía más sostenible
Como recurso renovable, la madera ofrece un gran potencial en la lucha contra la crisis climática. En primer lugar, secuestra grandes cantidades de carbono (¡una tonelada por metro cúbico!). Además, es una alternativa ecológica a los recursos de origen fósil, que causan la mayor parte de las emisiones de gases de efecto invernadero. En el Instituto de Bioproductos y Tecnología del Papel de la Universidad Tecnológica de Graz (TU Graz), los investigadores producen materiales biodegradables a partir de los componentes de la madera: celulosa, hemicelulosa y lignina.
La producción de materiales de base biológica (en la foto: espuma de celulosa microfibrilar) es el centro de interés de la investigación del Instituto de Bioproductos y Tecnología del Papel.
© TU Graz / BPTI, Stefan Spirk
Samir Kopacic, por ejemplo, quiere utilizar estos materiales para contribuir a que en el futuro se utilicen menos plásticos y más materiales biodegradables. Para ello se ha creado el llamado "laboratorio de barreras" del Instituto, en colaboración con socios académicos e industriales. Allí, Kopacic investiga sobre materiales de envasado de base biológica con propiedades de barrera tan buenas como las de los plásticos sintéticos. Tienen que proteger el contenido del envase (alimentos, cosméticos, medicamentos, etc.) del oxígeno, la humedad y otras influencias externas, así como preservar el aroma y la frescura de los productos.
En la actualidad, el papel y el cartón sólo son adecuados para ello de forma limitada, como señala Kopacic: "El papel y el cartón son porosos y fibrosos. Para conseguir la impermeabilidad necesaria, a menudo se recubren con polímeros sintéticos no biodegradables y difíciles de reciclar, o se laminan con láminas metálicas".
Kopacic quiere remediar esta situación en colaboración con la Asociación de la Industria Papelera Austriaca Austropapier y con el apoyo de sus socios industriales. En el proyecto de investigación PapSpray de la FFG, que cuenta con una financiación de 810.000 euros, el equipo del proyecto persigue el enfoque de rociar papel o cartón con biopolímeros. "Al aplicar materiales de barrera de base biológica al papel, los métodos de recubrimiento convencionales han tenido un éxito limitado debido a las complejas características de flujo de estos materiales. Ahora estamos probando la idoneidad de los procesos de recubrimiento por pulverización e investigando cómo deben pulverizarse los biopolímeros sobre el papel para obtener las propiedades de barrera deseadas", afirma el director del proyecto, Kopacic. Para el joven investigador (nacido en 1989), se dan las condiciones para un avance decisivo: "Desde el punto de vista tecnológico, el recubrimiento por pulverización es un proceso flexible que puede integrarse en la producción de papel y también puede utilizarse en combinación con las tecnologías de recubrimiento convencionales o como complemento de las mismas". El proyecto de investigación, de tres años de duración, pretende desarrollar una comprensión fundamental de las interacciones entre el papel, el biopolímero y el proceso de pulverización, creando así la base para poder producir y utilizar envases de papel sin plástico y reciclables para una gama de aplicaciones aún más amplia que antes.
Materiales ultraligeros entre la ingeniería de materiales y la biotecnología
El uso de materiales de base biológica a gran escala es también el objetivo del proyecto de la UE BreadCell de la línea de financiación FET Open, otro proyecto de investigación del Instituto de Bioproductos y Tecnología del Papel. Bajo la dirección del consorcio de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Gotemburgo, Suecia), un equipo interdisciplinar de investigadores de la Universidad Técnica de Graz, la Universidad de Viena, BioNanoNet y el centro de investigación europeo Tecnalia pretende desarrollar una tecnología radicalmente nueva para la producción de materiales ligeros respetuosos con el medio ambiente basados en la madera y la celulosa. En la actualidad, por ejemplo, la industria a gran escala utiliza principalmente materiales ligeros hechos de polímeros sintéticos no degradables para los componentes de seguridad de los coches o para el equipamiento deportivo ligero, robusto y resistente. "Queremos ofrecer alternativas y estamos trabajando en espumas de celulosa sostenibles que sustituyan a los compuestos actuales", explica Stefan Spirk.
Spirk ya ha causado un gran revuelo con el desarrollo de una batería de flujo redox basada en la lignina ("batería de vainillina") y, junto con el director del Instituto, Wolfgang Bauer, está aportando al proyecto los conocimientos de la investigación sobre la pulpa y el papel.
Hermann Steffan y Florian Feist, del Instituto de Seguridad de los Vehículos, apoyan el proyecto con su experiencia en el campo de los materiales a prueba de choques para que los materiales innovadores puedan utilizarse en aplicaciones relevantes para la seguridad.
La Unión Europea financia BreadCell con tres millones de euros. De esta cantidad, unos 900.000 euros se destinan a la Universidad Técnica de Graz.
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