Nuevo material a base de lignina para sustituir a los plásticos y adhesivos fósiles

Investigadores de la Universidad de Estocolmo han desarrollado un método eficiente en cuanto a recursos para producir nuevos materiales a base de lignina que pueden reprocesarse térmicamente y utilizarse para sustituir resinas y adhesivos termoestables.

Las sociedades modernas necesitan encontrar alternativas a los materiales derivados de los recursos fósiles de petróleo y gas. Paralelamente, existe una necesidad urgente de desarrollar tecnologías que permitan una transición hacia una economía circular sostenible. Por ejemplo, las resinas termoestables ofrecen un sólido rendimiento en las exigentes aplicaciones actuales, pero lamentablemente estos plásticos sintéticos no pueden reciclarse fácilmente.

Investigadores de la Universidad de Estocolmo han desarrollado un método eficiente en cuanto a recursos para producir un material que se comporta como los termoestables pero que puede reprocesarse térmicamente. El equipo utilizó lignina como materia prima renovable en una reacción sin catalizador con un producto químico no tóxico derivado del etilenglicol. La lignina es un subproducto de la industria de la pasta y el papel, donde se quema principalmente para recuperar productos químicos y calor. Sin embargo, existe un fuerte impulso para utilizar la lignina como bloque de construcción de nuevos materiales de valor añadido que sirvan como reservas de carbono durante su vida útil.

"Nos ha sorprendido el rendimiento de los nuevos materiales, y uno de los aspectos más llamativos de nuestros resultados es la sencillez y la eficiencia material del proceso de síntesis. A diferencia de ejemplos anteriores, no necesitamos ninguna modificación química ni fraccionamiento de la lignina, sino que simplemente podemos cocerla con el reticulante en una reacción de una sola vez", aclara el Dr. Adrián Moreno, de la Universidad de Estocolmo, y uno de los investigadores del estudio. El resultado es un material negro y parecido al plástico que podría moldearse con distintas formas utilizando tecnología convencional, como el moldeo por inyección.

Los nuevos materiales a base de lignina pueden utilizarse varias veces, algo fundamental para los materiales circulares del futuro. Para demostrarlo, los investigadores midieron la resistencia mecánica del material prístino como tal y de nuevo del mismo material reprocesado a partir de la muestra fracturada. La resistencia mecánica era comparable a la de los plásticos de ingeniería y se mantuvo sin cambios tras el reprocesamiento.

De los adhesivos de un solo uso a los recuperables

El científico también descubrió que el rendimiento del material podía adaptarse de duro y quebradizo a blando y resistente simplemente cambiando la cantidad de lignina utilizada en la formulación. "La capacidad de ajustar las propiedades del material abre muchas oportunidades a las aplicaciones comerciales. Por ejemplo, la formulación que contiene un 50% de lignina en peso es un excelente adhesivo para varios tipos de materiales blandos y duros", afirma Mohammad Morsali, estudiante de doctorado de la Universidad de Estocolmo y uno de los autores del artículo.

"Es posible recuperar el adhesivo o simplemente despegar el material y volver a pegarlo a temperaturas suaves comparables a las que se utilizan en el horno de la cocina".

La lignina es uno de los materiales maravillosos de la naturaleza que sólo recientemente ha atraído la atención como candidato a materiales avanzados. "Esta es una excelente demostración de las posibilidades que tiene la lignina como valiosa materia prima. El material que hemos desarrollado está en perfecta consonancia con el actual movimiento hacia los materiales circulares sostenibles. Gracias a su diseño, consistente en los llamados enlaces covalentes dinámicos, el material puede formarse una y otra vez mediante un calentamiento relativamente suave", explica el profesor adjunto Mika Sipponen.

Un futuro brillante para los materiales sostenibles

La actual transición hacia materiales renovables y circulares supone un reto considerable, ya que la gran mayoría de los materiales que utilizamos en nuestra vida cotidiana siguen estando hechos de bloques de construcción fósiles. Según Mika Sipponen, también habrá muchas oportunidades para involucrar a los estudiantes en los proyectos de investigación, especialmente ahora que la Universidad de Estocolmo ha puesto en marcha un nuevo programa de maestría en Química Sostenible. Al mismo tiempo, hay iniciativas interesantes como el Centro Universitario de Estocolmo para Sistemas Circulares y Sostenibles, SUCCeSS, que abre nuevas posibilidades para la química de materiales innovadores.

"Vemos una gran oportunidad en este cambio de paradigma para eliminar los materiales fósiles. Es evidente que se necesitan ideas nuevas y la colaboración entre disciplinas para aprovechar el verdadero potencial de la lignina y otros materiales sostenibles y, finalmente, comercializarlos", afirma Mika Sipponen. Es este aspecto polifacético de nuestra investigación el que nos motiva a trabajar para resolver algunos de los principales retos a los que se enfrenta nuestra generación".