Nanocelulosa, la clave para fabricar papel más resistente y ecológico

El uso eficiente de los recursos naturales es fundamental para lograr procesos que sean económicamente rentables y ambientalmente compatibles. La nanocelulosa – material que se obtiene en base a las unidades estructurales más sencillas de la materia vegetal – está generando una revolución en diversas industrias y constituye un recurso clave para la bioeconomía en regiones donde la actividad forestal es una de las principales fuentes de ingreso de la población.

Un grupo de investigadores del Instituto de Materiales de Misiones (IMAM, CONICET – UNAM), trabaja en el desarrollo de nanofibras de celulosa obtenidas a partir de residuos foresto-industriales de especies tradicionales, como pino (Pinus elliottii y Pinus taeda)
o eucaliptus (Eucalyptus grandis), así como también de otros cultivos alternativos que están en expansión, como la moringa (Moringa oleífera), un árbol originario de la India que se cultiva en Misiones. Estos recursos podrán ser empleados en la fabricación de papel, aumentando su resistencia y generando procesos más amigables con el ambiente.

Los usos de la nanocelulosa son múltiples y van desde la fabricación de materiales para automóviles hasta insumos médicos. Los trabajos que se realizan en el nordeste del país apuntan particularmente al papel. “Estudiamos la potencialidad de las nanofibras para reforzar papeles, particularmente los marrones que se utilizan para embalaje, que son los que representan el mayor volumen de producción de la industria papelera”, explicó la investigadora independiente del CONICET en el IMAM y responsable del Programa de Celulosa y Papel (PROCYP), María Cristina Area.

El desarrollo de nanofibrilas de celulosa en Misiones comenzó hace 3 años, con estudios basados en materiales como el aserrín de eucaliptos y del bagazo de la caña de azúcar, es decir, desechos de cultivos extendidos en la región. Después de ese punto de partida, se iniciaron distintas líneas de estudio que buscan identificar la potencialidad de las especies y diferentes aplicaciones de las nanofibras.

“Una de las fortalezas de estas nanofibras es que, a diferencia de otras nanopartículas en base a carbón que también se están estudiando, son completamente biodegradables. Son de origen orgánico y se obtienen a partir de recursos naturales que son muy abundantes en nuestra región, por lo que su potencialidad es enorme”, destacó la investigadora adjunta del CONICET en el IMAM, María Evangelina Vallejos.

Actualmente, uno de los trabajos del Instituto estudia el potencial de la moringa, un cultivo que se está extendiendo en la región. Los frutos del árbol se usan para la producción de aceite, mientras que las hojas se secan y se exportan a países europeos, donde son reconocidas sus propiedades medicinales. Pese a que tiene un crecimiento muy rápido, la madera no puede ser aprovechada para la fabricación de papel por su baja densidad, pero si es útil para la obtención de nanocelulosa.

En los primeros ensayos, que ya fueron publicados en revistas científicas y expuestos en congresos internacionales por la becaria doctoral Julieta Benitez, compararon las nanofibras de moringa con las obtenidas a partir de aserrín de eucalipto y verificaron que las propiedades son similares. “Un factor interesante es que para obtener las nanofibras de moringa se utiliza mucha menos energía, lo que abarata el costo de producción. La idea final es que esta propiedad que estamos probando permita que la moringa se convierta en un cultivo alternativo de rotación en la región”, explica Area.

Para obtener la nanocelulosa, los materiales de origen son sometidos a procesos químicos y mecánicos que permiten desestructurar las fibras y llegar a la escala nanométrica, un nivel imperceptible a simple vista, que equivale a la mil millonésima parte de un metro. El resultado es un hidrogel, que es el que contiene las nanofibras.

Otro de los proyectos que desarrolla el grupo busca obtener el hidrogel a partir de aserrín de pino. En los ensayos del trabajo, que está a cargo de la becaria doctoral Nanci Ehman, buscan identificar si se obtienen mayor refuerzo al incorporar las nanofibras a la preparación de la pulpa o bien aplicándolas superficialmente sobre el papel.

El uso de residuos como materia prima y la disminución en el consumo de energía para su fabricación convierten a la nanocelulosa en un recurso fundamental para aumentar la sustentabilidad del proceso de producción de papel. “El objetivo final es brindar otra herramienta para completar el círculo de la biorrefinería a pequeña escala y permitir conformar PyMEs que, en base a una materia prima barata como es el aserrín, puedan fabricar las nanofibras y venderlas a las empresas que fabrican papel. Eso permite no solo sumar valor agregado sino también atender la cuestión ambiental, aprovechando al máximo los recursos naturales y minimizando la generación de desechos”, concluye Area.