Juan Carlos García, uno de los investigadores responsables de este proyecto, durante los ensayos.

Investigadores del Departamento de Ingeniería Química y de Agroforestales de la Universidad de Huelva, en colaboración con el Instituto Tecnológico de Ciudad Madero (México) han desarrollado, en laboratorio, un nuevo plástico de base vegetal que incorpora un material obtenido de las plantas, la lignina, obtenido en el proceso de producción del papel. Este trabajo supone un paso más en la búsqueda de materias primas de origen natural que sustituyan al petróleo como fuente de recursos para fabricar productos industriales como los plásticos.

La lignina es un polímero, que se encuentra en las células de las especies vegetales junto a otros dos componentes: la celulosa y la hemicelulosa. Debido a sus características emulsionantes, de elasticidad y viscosidad, la lignina puede sustituir a compuestos químicos derivados del petróleo en la fabricación de pegamentos, espesantes, grasas lubricantes o, incluso, jabones.

Junto a estas aplicaciones, los investigadores de la Universidad de Huelva han analizado su papel como reforzante de plásticos que proceden del petróleo. Es decir, en lugar de fabricar este material sólo con productos petroquímicos, han incorporado un porcentaje natural, la lignina que -a diferencia del crudo- es una fuente renovable de materia prima.

Los expertos han combinado la lignina con el ácido poliláctico, otro polímero en cuya producción se utilizan combustibles fósiles como el carbón o el gas natural. “En la actualidad, se están fabricando plásticos con ácido poliláctico puro. Nuestra idea era mezclar ambos componentes para comprobar si el material resultante podría utilizarse con la misma finalidad”, explica a la Fundación Descubre el investigador responsable de este proyecto, Juan Carlos García Domínguez, de la Universidad de Huelva, junto a la profesora mejicana Minerva Zamudio Aguilar.

Los ensayos demostraron que, añadiendo un 30 por ciento de lignina, se obtenía un plástico con características similares a las del fabricado íntegramente con ácido poliláctico. Entre estas propiedades destacan su elasticidad y su estabilidad térmica, es decir, su resistencia a la temperatura.

Los detalles de este trabajo se recogen en el artículo ‘Biorefinery of paulownia by autohydrolysis and soda-antrhaquinone delignification process. Characterization and application of lignin’, publicado en la revista Chemical Techonolgy and Biotechnology.

Obtención de la lignina

Para obtener la lignina, los investigadores eligieron la madera de paulownia, una planta de crecimiento rápido utilizada en la producción de papel. Ésta se trocea en partes pequeñas y se cuece con sosa y agua, un proceso que se conoce como deslignificación. Este líquido contiene lignina. Para extraerla se utilizan distintas técnicas de precipitación en medio ácido.

En la investigación también se estudió la posibilidad de realizar un pretratamiento de la materia prima, basado en una cocción en agua, para realizar una primera extracción de las hemicelulosas (azúcares) que también pueden ser aprovechados. Este pretratamiento permitió obtener una lignina más pura.

Biorefinerías

La utilización de la lignina en la fabricación de plásticos está vinculada al concepto de biorefinería, una alternativa sostenible a la industria química o a las refinerías que utilizan el petróleo como materia prima. El término hace referencia a aquellas instalaciones que utilizan la biomasa –materia orgánica de origen animal o vegetal- como materia prima para convertirla en combustible (biocombustible) o materiales (bioproductos).

Uno de los objetivos de las biorefinerías es el aprovechamiento integral de las materias. Es el caso del papel, elaborado con celulosa. Para obtenerla, se realiza un proceso del que se obtienen dos subproductos que suelen ser desechados: la hemicelulosa y la lignina. “Hemos seguido el mismo procedimiento que se realiza para generar papel pero centrando nuestra atención en la lignina”, comenta el investigador.

Tras los resultados de este proyecto, financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad, los investigadores, en colaboración con el Instituto Tecnológico de Ciudad Madero (México), buscan producir papel con nuevos materiales naturales autóctonos del país azteca.

Referencia

Zamudio, Minerva; Alfaro, Ascensión; Hugo de Alva; García, Juan Carlos; García-Morales, Moisés; López, Francisco. 2015. Biorefinery of paulownia by atohydrolysis and soda-antrhaquinonedelignificationprocess. Characterization and application of lignin’. Chemical Technology and Biotechnology. Vol. 90 (3), pp: 534-542. Doi: 10.1002 / jctb.4345

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Juan Carlos García, uno de los investigadores responsables de este proyecto, durante los ensayos.

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