Los materiales bioderivados suelen tener un costo económico que incrementa significativamente el precio final de los productos en los que se usan

Científicos de todo el mundo siguen tratando de crear nuevos materiales sostenibles, pero a menos que estos materiales sean escalables y rentables, no tendrán un impacto práctico. Por tal motivo, investigadores de la Universidad de Delaware buscan desarrollar un bioplástico económico y práctico.

Se trata de una investigación que ha llamado la atención, ya que los materiales bioderivados, aunque puedan implicar ventajas ambientales, suelen tener un costo económico que incrementa significativamente el precio final de los productos en los que se usan.

Un bioplástico abundante

Thomas H. Epps III, encargado de dirigir la investigación, explicó en la revista Science Advances: «Este trabajo demuestra el potencial de la lignina técnica como un recurso económico y abundante para producir productos químicos y materiales de valor agregado y una vía de valorización escalable para la selección de materias primas, intensificado deconstrucción, fabricación de productos y evaluación económica”.

La lignina pertenece a un grupo de polímeros orgánicos complejos que se encuentran en materiales estructurales clave en los tejidos de soporte de la mayoría de las plantas. Las ligninas son cruciales en el establecimiento de las paredes celulares, particularmente en la madera y la corteza, porque no se pudren fácilmente y son rígidas.

Sin embargo, la lignina también es un producto de desecho, conocido como lignina técnica, que se genera durante el procesamiento industrial en la industria de la pulpa y el papel. Anualmente se generan mil millones de toneladas de lignina técnica. Sin embargo, se considera difícil de reutilizar debido a la contaminación y, como resultado, generalmente se quema para obtener calor o se usa como relleno para llantas de caucho.

Epps y su equipo creen que hay más en la lignina técnica de lo que parece y que existe un potencial de valor para un recurso tan abundante. En su investigación, demuestran el potencial para convertir la lignina técnica en plásticos de alto rendimiento, que pueden usarse en aplicaciones como la fabricación aditiva (impresión 3D).

¿Un proceso verdaderamente económico?

Uno de los principales problemas con la mejora de la lignina es que la mayoría de los procesos para hacerlo operan a presiones muy altas, son costosos y difíciles de escalar. Los principales inconvenientes de las técnicas industriales actuales incluyen los problemas de seguridad, los costos de capital y el consumo de energía asociados con los solventes tradicionales, las temperaturas o las presiones utilizadas en el proceso.

Para abordar estos problemas, el equipo de la UD usó glicerina (en lugar de metanol) para que el proceso pudiera llevarse a cabo a temperatura ambiente normal.

La glicerina es un ingrediente económico que se utiliza en cosméticos líquidos, jabones, champús y lociones por sus capacidades humectantes. Pero aquí, la glicerina ayuda a descomponer la lignina en bloques de construcción químicos que se pueden usar para fabricar una amplia gama de productos de base biológica, desde resinas de impresión 3D hasta diferentes tipos de plásticos, compuestos de sabor y fragancia, antioxidantes y más.

El uso de glicerina proporcionó la misma funcionalidad química que el metanol, pero a una presión de vapor mucho más baja, lo que elimina la necesidad de un sistema cerrado. Este cambio permitió a los investigadores realizar los pasos de reacción y separación simultáneamente, lo que condujo a un sistema más rentable.