«La nanocelulosa es probablemente (señala el investigador del Instituto de Carboquímica-CSIC, Zaragoza, José Miguel González) uno de los mejores ejemplos de cómo la naturaleza puede inspirar una nanotecnología más sostenible. Nos recuerda una idea fascinante: la naturaleza llevaba millones de años haciendo nanotecnología antes de que el ser humano aprendiera a fabricarla». Todo un universo de soluciones y aplicaciones, en la era de los materiales ‘biobasados’, por parte de un material «tan común y abundante (destaca González) como la celulosa, con nanoestructuras y propiedades extraordinarias con capacidad para ayudar a resolver algunos de los grandes retos tecnológicos y medioambientales de nuestro tiempo».El investigador destaca cómo la nanocelulosa es una familia de nanomateriales obtenidos a partir de la celulosa, el biopolímero natural más abundante de la Tierra y componente esencial de plantas, árboles y numerosos organismos vivos. «Aunque forma parte de nuestra vida cotidiana desde hace siglos a través del papel, el algodón o la madera, en las últimas décadas se ha generado un interés creciente ante estructura que esconde nanoestructuras de propiedades extraordinarias (pueden ser fundamentalmente nanocristales -diminutas estructuras cristalinas presentes de forma natural dentro de las fibras vegetales- o nanofibras) y presentan una combinación muy poco habitual de resistencia mecánica, ligereza, versatilidad química, origen renovable y biodegradabilidad».NanosostenibilidadMás allá de una tecnología de laboratorio sin aplicación real, es un material, precisa González (autor del libro ‘La nanocelulosa’ dentro de la colección ‘¿Qué sabemos de?’), que ya muestra potencial en envases alimentarios sostenibles, biomedicina, sensores y dispositivos energéticos. «Trabajamos especialmente en una línea de investigación que aprovecha la nanocelulosa para procesar otros nanomateriales avanzados, basados en carbono o en óxidos metálicos, solo en agua, evitando disolventes y aditivos más agresivos. Este enfoque nos está permitiendo desarrollar sensores, electrodos y otros componentes de dispositivos energéticos mediante estrategias más sostenibles».Resistencia mecánica, ligereza y capacidad de interacción con otros materiales componen una mágica terna que habilita a estos materiales para hacer, cada vez más, el tránsito ‘from lab to fab’. En el caso de Tecnalia (dos décadas de experiencia en extraer, modificar y valorizar nanocelulosa), Alvaro Tejado, Investigador principal del área de Circularidad, destaca cómo «nuestro laboratorio de Nanocelulosa (ubicado en Azpeitia), integra tecnologías tradicionales de la industria papelera con equipamiento de última generación, configurándose como una planta semipiloto para producir, caracterizar y aplicar micronanofibras de celulosa». Una aportación que puede proceder tanto de materias primas vírgenes como de subproductos y residuos industriales, a aplicar en la industria papelera, el sector de las pinturas y recubrimientos industriales, la liberación controlada de fármacos e hidrogeles para la regeneración de tejidos, etc.Envases ecológicos, biomedicina, sensores o dispositivos energéticos son algunos de sus usos«Su versatilidad (precisa Tejado) se basa en una combinación única de propiedades fisicoquímicas: es un material renovable, biobasado, biodegradable y biocompatible, de elevada superficie específica y alta reactividad química, lo que facilita su funcionalización y adaptación a diferentes usos. Y destaca por sus excelentes propiedades mecánicas, su capacidad para formar redes tridimensionales altamente interconectadas y su efectividad como modificador reológico, actuando como espesante y estabilizante en distintas formulaciones». Más a añadir en este ‘nanohaber’ sobre el que ya trabajan empresas en Canadá, Japón, Noruega, etc. (con avances en investigación en los EE.UU., Francia, el Imperial College de Londres, etc.), el objetivo es acelerar la transferencia de esta tecnología al mercado y fomentar su adopción industrial, «colaborando (concluye Tejado) tanto con empresas generadoras de corrientes residuales ricas en fibras celulósicas como con fabricantes interesados en desarrollar materiales más sostenibles, circulares y de origen renovable». Otra aportación próxima al mundo empresarial, es la de Cetim (Culleredo, La Coruña). Rosalía Noguerol, responsable de Materiales Avanzados, destaca la experiencia de la institución: «A partir de la valorización de materias primas y residuos derivados de la madera, aplicando procesos mecánicos, químicos o biotecnológicos, obtenemos nanofibras y nanocristales de celulosa. Desarrollamos materiales avanzados y productos biobasados, como ‘composites’ de plástico, embalaje de alimentos con propiedades mejoradas, etc.».Del piloto al mercadoCaracterización, formulación, prototipado y validación industrial forman parte de la ecuación para pasar de la escala piloto al mercado. Y lo hacen a través de su ‘spinoff’ Nanocel Technology que, como declara Toni Pons, director general, «nos permite producir nanocelulosa a bajo coste, gracias a un proceso biotecnológico que hemos patentado. Una trayectoria con casos de éxito como el proyecto Novacell (un proceso químico de separación de elementos presentes en la madera). Y en la actualidad, Cetim es coordinador científico del proyecto NanomatIA, para desarrollar tecnologías mecánicas, químicas y biotecnológicas para buscar y tratar nanomateriales basados en lignina y celulosa, aplicables en diversos elementos de baterías de vehículos eléctricos ).Planta piloto de Tecnalia para obtener y mejorar fibras de nanocelulosaEn el caso de Aitiip Centro Tecnológico (Cartuja Baja, Zaragoza), una de las empresas del grupo Tecnopackaging, desarrolla y transforma materiales para envase flexible, con especial atención a los bioplásticos, como sucedió con el proyecto europeo Newpack (Horizonte 2020 UE), que obtenía nanocristales de celulosa a partir de paja de trigo por hidrólisis ácida, de entre 5 y 15 nm de diámetro, producidos a escala de kilogramos. Transformaron esas mezclas en film soplado y caracterizaron sus propiedades térmicas, mecánicas y ópticas: con cerca de un 1% en peso de nanocristales se obtuvo el mejor equilibrio de propiedades, sin perder transparencia. Y en Biocomplack (también Horizonte 2020), un recubrimiento de nanocristales de celulosa funcionó como barrera al oxígeno y al vapor de agua manteniendo transparencia en el film (clave para mantener propiedades estéticas, que se mantuvieron en el escalado industrial). Como destacan desde esta institución: «Para quienes fabricamos envases, lo interesante de los nanocristales de celulosa es que permiten hacer más con menos. Ya se ha dado el salto del laboratorio a la máquina de producción. El reto ahora es que llegue al mercado de forma rentable y en grandes volúmenes. Para eso, hay que abaratar su obtención, asegurar un suministro estable a partir de residuos agrícolas y seguir demostrando su seguridad en contacto con alimentos». En suma, el objetivo prioritario con este nuevo nanomaterial es (concluye González) «demostrar que la nanocelulosa no solo es un material con grandes prestaciones, sino también una herramienta capaz de ayudar a transformar la propia nanotecnología desde dentro hacia modelos más verdes y responsables».
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