Nanocelulosa producida gracias a la pulpa de madera es el nuevo oro verde

La pulpa de madera es el nuevo oro verde

La celulosa nanocristalina (NCC), producida gracias a la pulpa de madera, ha sido aclamada como el más reciente oro verde de la ciencia. La firma Pioneer Electronics, con base en Japón, está utilizándola en su siguiente generación de pantallas electrónicas flexibles sin contar a IBM, que la usa para crear componentes de sus computadoras. Incluso el ejercito estadounidense ha caído en elhype y fabrica armaduras ligeras y vidrio balístico con ella.
Para aumentar la producción de NCC, Estados Unidos abrió la primera fabrica de este material en Madison, Wisconson, el pasado 26 de julio, dando inicio a una industria de 600 mil millones de dólares según la National Science Foundation.
El NCC no sólo es transparente, sino que está hecho de una matriz totalmente llena de cristales con forma similar a agujas, los cuales tienen una relación de resistencia a peso unas ocho veces mejor que el acero inoxidable y su mayor ventaja es que es muy económico.

“Es la versión natural y renovable de un nanotubo de carbono a una fracción de su precio”, indica Jeff Youngblood del NanoForestry Institute en la Universidad de Purdue en Indiana.
La fábrica de 1,7 millones de dólares, propiedad del Servicio Forestal estadounidense va a producir dos tipos de NCC: cristales y fibrillas.
El proceso y la producción de NCC se inicia con un “purificado” de madera, al cual se le quita compuestos como la lignina y la hemicelulosa. Luego se muele y posteriormente se hidroliza en ácido para eliminar impurezas antes de ser separada y concentrada en forma de cristales mediante una espesa pasta que se aplica a superficies como una lamina o se transforma en hebras, que forman nanofibrillas. Estas son duras, densas y pueden ser moldeadas en diferentes formas y tamaños. Cuando se liofiliza, el material es ligero, absorbente y un muy buen aislante.
 
“Lo increíble de este material radica en que es tan abundante que no tenemos que hacerlo”, dice Youngblood. “Ni siquiera tenemos que usar árboles enteros; la nanocelulosa tiene tan sólo 200 nanómetros (nm) de largo. Si quisiéramos, podríamos usar las ramitas y ramas  o incluso aserrín. Estamos convirtiendo los residuos (madereros) en oro”.

La nanocelulosa reemplazará piezas metálicas y plásticas en autos y podría hacer de los plásticos no-orgánicos algo obsoleto en un futuro no tan lejano.

Los nanocristales de celulosa parecen ser el nuevo material milagro de bajo coste y ecológico 


La ciencia de materiales es de las pocas que suele tener una aplicación inmediata y los científicos que se dedican a ella son de los pocos que tiene la vida más o menos resuelta. De vez en cuando nos sorprenden con nuevos materiales. Hace años fue la fibra de carbono y recientemente los nanotubos de carbono o el grafeno no dejan de proporcionar muevas noticias. El último material en sumarse a la lista es la celulosa nanocristalina. 

La celulosa nanocirsitalina es transparente, ligera y fuerte, de hecho es ocho veces másresistente que el acero inoxidable. El ejercito norteamericano está investigado su uso en chalecos y vidrios antibalas ligeros. También puede usarse en alta tecnología. IBM ya la está usando para crear componentes electrónicos y otros piensan usar este material para las próximas pantallas de TV y monitores. 
Estas propiedades vienen del empaquetamiento denso de finos cristales alargados de celulosa. Es como una versión de los nanotubos de carbono pero a un precio muy inferior. 

 
Nanocelulosa cristalina. 

Con este material se pueden reemplazar partes de automóviles hechos ahora con plásticos. De hecho se podría sustituir a muchos plásticos. 

Lo mejor de todo es que este material es increíblemente barato, puess e obtiene del procesado de la pulpa de madera purificada. Puede ser, por tanto, un material ecológicosostenible. Ni siquiera se necesita talar el árbol. Basta usar material procedente de la limpia de bosques, de podas o de deshechos agrícolas, aserrín procedente de aserraderos o fabricas de muebles, etc. Se espera estar produciendo este material a unos pocos dólares el kilogramo dentro de poco. 

Para su obtención se parte de madera ordinaria y ésta se purifica eliminando la lignina y la hemicelulosa entre otros compuestos no deseados. Luego se muele para obtener una pulpa que se hidroliza en ácido para eliminar el resto de las impurezas. Más tarde, a partir de la celulosa obtenida, se obtiene un concentrado en forma de pasta de cristales de este material de tamaño nanométrico (de 200 nm de longitud). 

 
Cristales de nanocelulosa. 

Esta pasta puede luego aplicarse sobre superficies, laminarse, formar hilos, etc. Es decir, se puede procesar en distintas formas para obtener materiales adecuados para cada finalidad. Finalmente es secado en frío para obtener el producto ya acabado. El procesado de este material es menos peligroso que los materiales de alta tecnología habituales. Además, es un material seguro para la salud, porque el cuerpo humano se puede defender bien de la celulosa. 

Según la National Science Foundation el negocio de la nanocelulosa moverá 600.000 millones de dólares en 2020. 

Un barquito construido con apenas 500 gramos de esta sustancia sería capaz de soportar encima más de 450 kilos sin hundirse. Absorbe el aceite, por lo que podría ser útil en la limpieza de derrames de petróleo

Un material nuevo y asombroso ha sido presentado durante el encuentro anual de la Asociación Americana de Química, una importante sociedad científica que se reúne estos días en San Diego (California). Se trata de una de las sustancias sólidas más ligeras del mundo, pero tan resistente y fuerte que si se emplearan menos de 500 gramos para construir un barco sería capaz de soportar 453 kilos -lo que pesan cinco frigoríficos- sin hundirse. El material se inspira en los secretos que permiten a algunos insectos caminar sobre el agua y, por si fuera poco, absorbe el aceite, por lo que podría ser muy eficaz en la limpieza de derrames de petróleo.

El hallazgo se sitúa en un campo emergente llamado biomimética, en el que los científicos se inspiran en la naturaleza y adaptan los sistemas biológicos de plantas y animales para su uso en la medicina, la industria u otros campos. Según explica Olli Ikkala, de la Universidad de Tecnología de Helsinki en Espoo (Finlandia), el nuevo material flotante, diseñado para imitar las patas largas y delgadas del insecto tejedor que camina sobre el agua, está hecho de un aerogel, compuesto por nanofibras de la celulosa en las plantas. Los aerogeles son tan ligeros que a algunos de ellos se les llama incluso «humo sólido». También tienen notables propiedades mecánicas y son flexibles.

«Estos materiales tienen propiedades realmente espectaculares y podrían ser utilizados de manera práctica», dice Ikkala. Las aplicaciones potenciales van desde la limpieza de los derrames de petróleo hasta la creación de productos tales como sensores para la detección de la contaminación ambiental, robots miniaturizados militares e incluso juguetes infantiles y flotadores prácticamente insumergibles.

El nuevo material contiene celulosa, que se compone de cadenas largas de la glucosa de azúcar unidas entre sí en un polímero, como un plástico natural. La celulosa da a la madera su fuerza notable y es el principal componente de los tallos, hojas y raíces de las plantas. Tradicionalmente, los principales usos comerciales de celulosa han sido en la producción de papel y textiles (algodón). Pero el desarrollo de una forma muy elaborada de celulosa, denominado nanocelulosa, ha ampliado las aplicaciones y ha provocado una intensa investigación científica. La nanocelulosa consta de las fibrillas de diámetros tan diminutos que 50.000 de ellas encajarían en el punto y aparte de esta frase.

Renovable y sostenible

Ikkala explica que la celulosa es el polímero más abundante en la Tierra, una materia prima renovable y sostenible que puede ser utilizada de muchas formas nuevas. Además, la nanocelulosa resulta prometedora. «Puede tener un gran valor para ayudar al mundo a adaptarse a materiales que no requieren de petróleo para la fabricación y su uso no influye en el suministro de alimentos o en los precios, como el maíz u otros cultivos», explica Ikkala.

En el desarrollo del nuevo material, el equipo de Ikkala convirtió la nanocelulosa en un aerogel. Los aerogeles se pueden hacer de una variedad de materiales y algunos son solo una pocas veces más densos que el mismo aire. Según una estimación, si el famoso David de Miguel Ángel estuviera hecho de aerogel en lugar de mármol, pesaría poco más de 2 kilos.

El equipo incorporó al aerogel de nanocelulosa características que permiten al tejedor de caminar sobre el agua. El material no es solo altamente flotante, sino que es capaz de absorber grandes cantidades de aceite, abriendo el camino para su posible uso en la limpieza de derrames de petróleo. El nuevo material podría flotar sobre la superficie, absorbiendo el aceite sin hundirse. Los operarios, a continuación, podrían rescatarlo y recuperar el aceite.

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