Crear células solares y vidrio a partir de madera, o mil millones de toneladas de residuos biológicos
Los investigadores trazan cómo la biomasa de las plantas podría sustituir a los recursos no renovables en las aplicaciones ópticas
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El mundo digital y urbanizado consume enormes cantidades de materias primas que difícilmente pueden considerarse ecológicas. Una solución prometedora puede encontrarse en las materias primas renovables, según una investigación publicada en Advanced Materials. En su artículo, el grupo de investigación internacional ha estudiado detenidamente cómo la lignocelulosa -o biomasa vegetal- puede utilizarse para aplicaciones ópticas, sustituyendo potencialmente materiales de uso común como la arena y los plásticos.
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Queríamos determinar de la forma más exhaustiva posible cómo la lignocelulosa podría sustituir a los recursos no renovables de la tecnología más utilizada, como los dispositivos inteligentes o las células solares", explica Jaana Vapaavuori, profesora adjunta de materiales funcionales de la Universidad de Aalto, que realizó el análisis con sus colegas de la Universidad de Turku, el Instituto de Investigación RISE de Suecia y la Universidad de la Columbia Británica.
La lignocelulosa, término que engloba la celulosa, la hemicelulosa y la lignina, se encuentra en casi todas las plantas de la Tierra. Cuando los científicos la descomponen en partes muy pequeñas y las vuelven a unir, pueden crear materiales totalmente nuevos y utilizables.
En su extenso estudio del campo, los investigadores evaluaron los distintos procesos de fabricación y las características necesarias para las aplicaciones ópticas, por ejemplo, la transparencia, la reflectividad, el filtrado de la luz ultravioleta, así como los colores estructurales.
Combinando las propiedades de la lignocelulosa, podríamos crear superficies reactivas a la luz para ventanas o materiales que reaccionen a determinados productos químicos o al vapor. Incluso podríamos fabricar protectores contra los rayos UV que absorbieran la radiación, actuando como un protector solar en las superficies", explica Vapaavuori.
De hecho, podemos añadir funcionalidades a la lignocelulosa y personalizarla más fácilmente que el vidrio. Por ejemplo, si pudiéramos sustituir el vidrio de las células solares por lignocelulosa, podríamos mejorar la absorción de la luz y conseguir una mayor eficiencia operativa", afirma Kati Miettunen, profesora de ingeniería de materiales de la Universidad de Turku.
Dado que la biomasa forestal ya tiene una gran demanda y que los grandes sumideros de carbono son cruciales para la salud del planeta, los investigadores señalan como fuente de lignocelulosa lo que no se utiliza: más de mil millones de toneladas de residuos de biomasa creados por la industria y la agricultura cada año.
Hay un enorme potencial sin explotar en los restos de lignocelulosa de otras industrias", subraya Vapaavuori.
Por ahora, los investigadores siguen estudiando los materiales de origen biológico y creando prototipos. En la Universidad de Aalto, por ejemplo, los científicos han desarrollado fibras ligeras y tejidos reactivos a la luz.
Vapaavuori afirma que el salto a la escala y la comercialización podría lograrse de dos maneras.
O bien creamos nuevos usos para los residuos de origen biológico a través de la normativa gubernamental, o bien la investigación da lugar a demostraciones y avances tan interesantes que impulsa la demanda de alternativas renovables para aplicaciones ópticas. Creemos que necesitamos tanto una dirección política como una investigación sólida".
Un obstáculo importante en el desarrollo y la comercialización de las innovaciones basadas en la lignocelulosa ha sido su coste de fabricación. La mirada estaba puesta en la nanocelulosa ya a principios de la década de 2000, pero es ahora cuando el consumo de energía y el coste de producción han bajado lo suficiente como para hacer posible su uso industrial. Otro de los retos actuales radica en un ingrediente simple pero fundamental del procesamiento: el agua.
La celulosa adora el agua. Para utilizarla en aplicaciones ópticas, tenemos que encontrar la manera de hacerla estable en condiciones de humedad", dice Vapaavuori.
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