Investigadores alemanes y franceses están estudiando nuevas formas de extraer la celulosa de las fibras de cáñamo residuales para hacer aerogeles, materiales de alta tecnología que tienen una amplia gama de usos industriales.
Si bien los aerogeles se han realizado históricamente a partir de materia inorgánica altamente contaminante como la sílice o la alúmina, la investigación pretende avanzar en su desarrollo a partir de polímeros orgánicos y carbono más ecológicos.
«Esto abre la puerta a utilizar las fibras de cáñamo residuales como fuente principal de celulosa para estos materiales, que pueden extraerse en condiciones suaves, utilizando reactivos baratos y seguros», dijo Diogo Costa, becario del Doctorado Industrial Europeo Marie Skłodowska-Curie. programa que está investigando el material como parte de su más amplio estudio sobre las economías de base biológica y circulares.
La investigación de Costa está financiada por una subvención del Biobased Value Circle (BVC), un consorcio de cuatro universidades europeas, un instituto de investigación y nueve empresas europeas.
¿Qué son los aerogeles?
Inventados por primera vez en la década de 1930, los aerogeles, en los que el contenido líquido es sustituido por el aire, han recibido una atención creciente durante los últimos 20 años por su aplicación a supercondensadores, ultracapacitores, baterías y electrodos desalinizadores; como material de aislamiento de alta temperatura; y como catalizador de nanotubos de carbono y otros materiales. Sólido pero poroso, el material ofrece la ventaja clave de la baja conductividad térmica: la transferencia de calor.
La NASA utiliza aerogeles para el aislamiento en vehículos de lanzamiento y lanzadera, equipos de soporte vital, bancos de prueba de motores de cohetes y aislamiento de manos y pies para los astronautas. Las aplicaciones comerciales incluyen aislamiento de tuberías, construcción, electrodomésticos y equipos de refrigeración y automóviles, así como aplicaciones de consumo, tales como ropa.
La investigación hasta ahora ha demostrado que los aerogeles producidos a partir de celulosa extraída de cáñamo en forma de perlas, láminas y monolitos cilíndricos son tan eficientes como los obtenidos a partir de celulosa industrial comercial, según Costa.
Oportunidades de crecimiento
La celulosa, que comprende entre el 65% y el 75% de la composición bioquímica de las fibras de cáñamo, es especialmente interesante por su abundancia, biocompatibilidad y porqué se puede obtener a partir de recursos de residuos, dijo Costa.
«Este nuevo conjunto de materiales abrirá nuevas oportunidades de crecimiento a las empresas basadas en el cáñamo y puede crear nuevos y mejores empleos en las comunidades rurales, al tiempo que ofrece los conocidos beneficios ambientales del cáñamo», dijo. «Los aerogeles se convertirán en un mercado cada vez mayor y más interesante en el que puede participar la industria del cáñamo, desde productores que quieren sacar provecho de sus residuos hasta nuevos sectores, nuevas empresas e inversores».
Según el investigador de Nueva York Future Market Insights, el mercado del aerogel es de aproximadamente 1.000 millones de dólares y se espera que crezca un 17% anual hasta 2030.
Socios de investigación
La investigación de Costa, que abarca el desarrollo de productos y consideraciones de la cadena de suministro, está en cooperación con el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) con sede en Colonia, que está desarrollando los materiales para sustituir a los aislantes térmicos actuales a base de petróleo , y la startup KEEY Aerogel, Habsheim, Francia. ambos son miembros del consorcio BVC.
Además de explorar el potencial de las fibras de cáñamo de baja calidad que quedan del procesamiento del tallo como base para la nueva clase de aerogeles de base biológica no contaminantes, Costa también está estudiando cómo aumentar la producción y comercializar estos productos, que dijo. son retos clave.
«Los métodos actuales para desarrollar aerogeles a base de celulosa de cáñamo aún necesitan mucho tiempo», dijo Costa. «Hay que optimizar su ampliación y hay que tener en cuenta otros muchos factores, como la resistencia a la humedad, la actividad microbiana y la combustión, entre otros», dijo.
Adelgazar las cadenas logísticas y reducir la dependencia de las materias primas importadas del extranjero son retos clave abordados en políticas más amplias de la UE destinadas a avanzar en modelos económicos circulares y de base biológica, el contexto más amplio de la investigación de Costa.
Encaja con «Green Deal»
Como la UE ha designado el cáñamo como un «cultivo esencial» en el marco de la Política Agrícola Común (PAC) de la Unión, y teniendo en cuenta los ambiciosos objetivos ambientales que representa el Pacto Verde Europeo, el proyecto de Costa se’ adapta perfectamente a la estrategia de la Unión para desarrollar estos modelos económicos alternativos.
«La valorización de cultivos como el cáñamo, el lino, el maíz y el trigo, y sus respectivos residuos, son una de las principales alternativas investigadas en la UE», dijo Costa.
En el marco del Pacto Verde Europeo y la Estrategia Europea de Bioeconomía, se espera que la UE actualice la legislación y las etiquetas dedicadas a los productos de base biológica y lance una plataforma de inversión temática circular de 100 millones de euros, entre otras actividades destinadas a movilizar a las partes interesadas que representan el mundo académico, la industria y la sociedad, observó Costa.
Además, la UE ha invertido 3.700 millones de euros en proyectos de investigación y bioeconomía innovadores en los últimos siete años, y se espera que esta inversión aumente hasta los 10.000 millones de euros en 2030 con Horizon Europe, un programa clave de financiación de la investigación y la innovación que aborda los retos climáticos.
Maquillaje del consorcio
Las empresas que participan en el consorcio Biobased Value Circle están contratando o alojando becarios de doctorado para prácticas largas como parte de un programa para formar una nueva generación de investigadores para apoyar el desarrollo de productos innovadores de base biológica que puedan conducir a economías más sostenibles.
Además de KEEY, las empresas son B4Plastics, Bélgica; BioEvol Srl, Italia; ChemStream BVBA, Bélgica; Fibrotheli, Alemania; IFG Asota GmbH, Austria; Umlaut Transformation GmbH, Alemania; Spintex Engineering Ltd., Reino Unido; y Technical Proteins Nanobiotechnology SL, España.
Las universidades participantes son el Instituto Aquisgrán-Maastricht de Materiales de Base Bio de la Universidad de Maastricht; Universidad Karl Franzens Graz, Austria; Universidad Nacional de Irlanda Galway; Instituto BioTex de la Universidad de Aquisgrán, Alemania.
