Investigadores de dos universidades de Finlandia, de un Instituto de Suecia y de la Universidad de Columbia británica, en Canadá, han dado los primeros pasos para obtener aplicaciones ópticas utilizadas en tecnologías como dispositivos inteligentes o células solares a partir de toneladas de desechos de biomasa.
Este equipo internacional e interdisciplinar, dirigido por la profesora Jaana Vapaavuori, de la Universidad de Aalto, analizó cómo se puede utilizar la lignocelulosa o biomasa vegetal para aplicaciones ópticas, reemplazando potencialmente los materiales de uso común como la arena y los plásticos, como describen en Advanced Materials. Es una solución prometedora en el campo de las materias primas renovables.
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 lo descomponen en partes muy pequeñas y lo vuelven a unir, pueden crear materiales utilizables totalmente nuevos.
En su extensa revisión, estos investigadores evaluaron los diversos procesos de fabricación y las características necesarias para las aplicaciones ópticas, como transparencia, reflectividad, filtrado de luz ultravioleta y colores estructurales.
“Mediante la combinación de las propiedades de la lignocelulosa, podríamos crear superficies reactivas a la luz para ventanas o materiales que reaccionen a ciertos productos químicos o al vapor. Incluso podríamos fabricar protectores UV que absorben la radiación, actuando como un bloqueador solar en las superficies”, explica la profesora Vapaavuori.
Por su parte, la profesora Kati Miettunen, experta en ingeniería de materiales de la Universidad de Turku y miembro del equipo, matiza que “de hecho, podemos agregar funcionalidades a la lignocelulosa y personalizarla más fácilmente que el vidrio. Por ejemplo, si pudiéramos reemplazar el vidrio de las células solares con lignocelulosa, podríamos mejorar la absorción de la luz y lograr una mejor eficiencia operativa”.
Desechos de biomasa
Debido a que la biomasa forestal ya tiene una gran demanda y los vastos sumideros de carbono son cruciales para la salud del planeta, como fuente de lignocelulosa, los investigadores señalan lo que podría utilizarse: más de 1.000 millones de toneladas de desechos de biomasa creados por la industria y la agricultura cada año. “Existe un enorme potencial sin explotar en los restos de lignocelulosa de otras industrias”, enfatiza Vapaavuori.
De momento, estos científicos todavía están estudiando materiales de base biológica y creando prototipos. En la Universidad de Aalto, por ejemplo, han desarrollado fibras ligeras y tejidos reactivos a la luz. La profesora Vapaavuori asegura que el salto hacia la ampliación y la comercialización podría lograrse de dos maneras.
“O creamos nuevos usos para los residuos de origen biológico -destaca-, a través de regulaciones gubernamentales, o la investigación genera demostraciones y avances tan geniales 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 comercialización de innovaciones basadas en lignocelulosa ha sido su costo de fabricación. Los ojos estaban puestos en la nanocelulosa a principios de este siglo, pero solo ahora el consumo de energía y el costo de producción se han reducido lo suficiente como para hacer posible el uso industrial. Otro desafío continuo radica en un ingrediente simple pero fundamental del procesamiento: el agua.
“A la celulosa le encanta el agua. Para usarlo en aplicaciones ópticas, necesitamos encontrar una manera de hacerlo estable en condiciones de humedad”, reconoce la profesora Vapaavuori.