HACIA UNA ECONOMÍA RENOVABLE

Por: Iván Tobar Bocaz, periodista VRID UdeC / ivtobar@udec.cl 
Imágenes: Gentileza Unidad de Desarrollo Tecnológico (UDT) y Facultad de Ingeniería, Universidad de Concepción
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“Las nanofibras de celulosa son partículas cuyas dimensiones en, al menos una de sus direcciones, no superan los 100 nanómetros (nm)”, explica el Dr. Miguel Pereira Soto, académico de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Concepción. Sobre ese umbral, se comienza a hablar de microfibras.

Los primeros procesos para obtener microfibras y nanofibras de celulosa eran meramente mecánicos, lo que requería una gran cantidad de energía. “Por eso se comenzaron a explorar rutas alternativas, como métodos químicos o enzimáticos, que permitieran reducir significativamente ese consumo energético”.

Pero ¿por qué realizar este esfuerzo? Pues porque las nanofibras de celulosa podrían ofrecer alternativas para reemplazar materiales derivados del petróleo. “Comenzamos esta línea en Chile con un proyecto en colaboración con la Unidad de Desarrollo Tecnológico (UDT) de nuestra universidad y la empresa Forestal Papelera Concepción, FPC”, iniciativa de 2013, financiada por Corfo que apuntó a un material que aumenta la resistencia del papel y sus derivados “con aplicaciones ampliadas en distintas áreas”, comenta el académico.    

A la medida de la industria

Ese fue el principio. La estructura de las nanofibras se puede modificar desde su diseño para ajustarlas según las aplicaciones que se busque satisfacer. “Lo fundamental es saber diferenciarlas, para definir claramente su uso óptimo”, enfatiza Pereira.

Estos avances se han desarrollado en el Laboratorio de Productos Forestales del Departamento de Ingeniería Química, que dirige el Dr. Pereira. “Nuestro enfoque apunta a transitar desde una economía basada en derivados del petróleo hacia una basada en materias primas renovables, como la madera”, comenta y agrega que el objetivo es ofrecer un mayor valor agregado a los recursos forestales, en el marco de biorrefinerías. 

Las propiedades que han podido desarrollar en las nanofibras son diversas. Por ejemplo, limitar el paso de ciertos gases para el uso en fabricación de empaques, además de potenciar propiedades electrostáticas, hidrofílicas, hidrofóbicas, entre otras. “Hemos llegado a manejar bastante bien distintos procesos para fabricar nanofibras y, por lo tanto, hemos avanzado en su diseño y en la implementación de las propiedades que se buscan”, detalla el Dr. Pereira. “También hemos desarrollado filmes monocapa y multicapa para empaques de alimentos”, comenta en referencia a otro proyecto desarrollado con microempresas del rubro frutícola de la Región de Ñuble.  Materiales para descontaminar agua o liberar compuestos de forma controlada en el ambiente son el siguiente paso. “Estas aplicaciones abren nuevas posibilidades en ámbitos como el tratamiento de aguas y la agricultura inteligente”, destaca el investigador. 

Escalamiento y transferencia 

Los esfuerzos de ciencia fundamental que académicos como el Profesor Pereira desarrollan en sus laboratorios permiten generar productos incipientes que, luego, pueden ser escalados en plantas piloto, como las que se han instalado en la UDT, para avanzar hacia aplicaciones a nivel industrial. 

En el caso específico de las microfibras de celulosa, el ingeniero de proyectos de la UDT, Juan Cea, explica que a partir del proyecto liderado por el Profesor Pereira en 2013, se instaló en la UDT una planta piloto “sencilla porque no requería tantas etapas, ni tanto equipamiento, pero fue un desafío obtener un producto homogéneo en el tiempo”. 

Posteriormente, en 2016, con una nueva adjudicación, esta vez de la Fundación Copec UC, “por primera vez, se plantea cambiar la polaridad de las nanofibras, para incorporarlas a materiales hidrofóbicos y, por tanto, comienza a desarrollarse el tratamiento químico para modificarlas. Lo exploramos a nivel de laboratorio y vimos el potencial que tenían estas nuevas fibras, modificadas químicamente”, detalla Cea. 

Luego vino la adjudicación de un proyecto de Alta Tecnología de Corfo con un presupuesto de $ 600 millones, que permitió avanzar en el escalamiento del proceso.  Esto compuestos son 100% hidrofílicas en su estado natural y, detalla el profesional, “modificamos parcialmente sus grupos funcionales para posibilitar su incorporación en matrices hidrofóbicas, lo que abre la alternativa de fortificar adhesivos, plásticos, caucho, pinturas y otros materiales”. El principal foco de esta etapa fueron las resinas adhesivas, desarrollado en conjunto con la empresa Resinas del Biobío, y los resultados de este trabajo fueron protegidos por una patente. 

Hoy la tecnología ha sido licenciada a la empresa Fibras Nanoestructuradas, FINE, que inició la producción y comercialización a nivel industrial.