Ensayan con éxito usos de la lignina de la madera como aditivo para hormigones, tuberías, fibras textiles y productos desengrasantes

Este biopolímero natural, que supone entre un 25 y un 33% del peso de los árboles y es considerado un residuo en las plantas de celulosa, demuestra su potencial como precursor sostenible para química industrial

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Lignina obtenida durante el proyecto de investigación en el CETIM

Lignina kraft obtenida durante los proyectos de investigación llevados a cabo en el CETIM

La actual transición hacia materiales renovables y circulares supone un gran reto científico que la sociedad demanda y necesita, pues la gran mayoría de los materiales que usamos en nuestro día a día precisan de materiales fósiles derivados del petróleo para su producción. En este sentido, es necesario desarrollar tecnologías que permitan una transición hacia una economía circular y sostenible buscando alternativas a estos materiales de origen fósil.

La lignina, biopolímero natural presente en la madera, ha ganado atención en los últimos años por su disponibilidad, versatilidad y potencial de ser precursor químico en la producción de multitud de compuestos. Sin embargo, su heterogeneidad y difícil tratamiento hacen precisa la investigación para madurar sus aplicaciones industriales y comerciales.

Gracias a la experiencia y conocimiento en química de materiales y en materiales lignocelulósicos del Centro Tecnológico CETIM, ubicado e Culleredo, se ha logrado avanzar en nuevos usos para la lignina, hasta ahora un residuo de los procesos industriales de fabricación de pasta de papel.

Puede concluirse la viabilidad de la lignina para sustituir recursos fósiles por recursos naturales residuales, logrando generar productos de alto valor añadido y bajo impacto ambiental

Dentro de esta línea de investigación recientemente han finalizado con éxito dos proyectos, LIGNOPRIZED y REDEFINE, ambos focalizados en la obtención de productos de alto valor añadido a partir de lignina.

LIGNOPRIZED ha introducido exitosamente lignina modificada en aplicaciones tan diversas como aditivos para hormigones, tuberías o aditivos para textiles, mejorando sus características convencionales; mientras REDEFINE ha logrado encapsular fragancias y desarrollar biotensioactivos con propiedades desengrasantes.

Tras estas aplicaciones en productos presentes en el mercado, puede concluirse la viabilidad de la lignina para sustituir recursos fósiles por recursos naturales residuales, logrando generar productos de alto valor añadido y bajo impacto ambiental.

Aplicación en productos de alto valor añadido de distintos sectores

Liderado por ENCE, LIGNOPRIZED es un consorcio de 7 empresas involucradas en toda la cadena de valor de la lignina, desde su obtención y purificación a partir de su extracción del licor negro (procedente del proceso de pulpeo kraft) y de biomasa (de diferentes orígenes), hasta su modificación química para su adaptación y desarrollo en aplicaciones de alto valor añadido.

En concreto, el proceso de extracción, purificación y modificación de lignina ha sido desarrollado con éxito por ENCE y Técnicas Reunidas en colaboración con CETIM. Se ha logrado obtener lignina Kraft, y posteriormente modificarla mediante procesos químicos (como sulfometilación y otros), tanto a nivel de laboratorio como en escalado preindustrial. A partir de esta lignina sulfometilada se han obtenido productos de alto valor añadido.

Se ha logrado obtener lignina Kraft y posteriormente modificarla mediante procesos químicos como sulfometilación

Por un lado, y en colaboración con Master Builders, se han elaborado plastificantes empleados como base dispersante para aditivos para hormigón. Por otro lado, el empleo de la lignina y sus modificaciones en fillers y compatibilizantes para mejorar la compatibilidad de polímeros con fibras de vidrio, ha permitido sustituir parcialmente los polímeros presentes en las tuberías del grupo gallego ABN Pipe por estas fibras naturales sin pérdida de capacidad ni mecánica ni térmica. También la aditivación de textiles de Grupo ADI con lignina modificada les ha otorgado propiedades de resistencia frente a la abrasión.

Posibilidades para una nueva generación de detergentes

Formado por un consorcio de 6 empresas, el objetivo final del proyecto REDEFINE ha sido investigar y desarrollar nuevos ingredientes y formulaciones que engloben funcionalidades avanzadas de limpieza e higienización que puedan aplicarse a una detergencia más respetuosa con el medio ambiente.

En este sentido, CETIM ha investigado con éxito y en colaboración con CARINSA, el encapsulado de fragancias con diferentes propiedades mediante procesos sostenibles y materiales biobasados. Las microcápsulas obtenidas se validaron en productos de detergencia convencionales.

Se han logrado nuevas formulaciones de limpieza para la detergencia del futuro, más sostenibles que las convencionales

Además, también se han obtenido prometedores resultados en las investigaciones con Grupo ADI en el desarrollo de bio-tensioactivos derivados de lignina con efecto desengrasante, lográndose propiedades mejoradas frente a los comerciales, tanto en términos de menor tensión superficial como de espumabilidad controlada.

En esta línea, el proyecto REDEFINE ha finalizado con éxito logrando nuevas formulaciones de limpieza más sostenibles que las convencionales.

Un desecho de las plantas de celulosa quemado hasta ahora como combustible

La planta de Ence en Pontevedra

La planta de Ence Pontevedra cuenta con turbinas de contrapresión para producir energía a partir de lignina

La lignina es un polímero orgánico complejo, el segundo más abundante en la naturaleza. Es la responsable, entre otros, de dar dureza al tronco leñoso y supone entre un cuarto y un tercio del peso de la madera.

En la industria papelera, la madera se somete a un procesado químico y térmico (pulpeo) para obtener la celulosa, el producto objetivo, resultando un subproducto llamado “licor negro” por su aspecto, rico en lignina.

Tradicionalmente, la lignina ha sido considerado como un material de baja calidad y bajo valor añadido debida a su complejidad polimérica. En 2010 la industria de la pulpa y el papel produjeron aproximadamente 50 millones de toneladas de lignina, de las cuales solo el 2% fue usado comercialmente para aplicaciones de valor añadido. Es ahora cuando la industria está empezando a descubrir el potencial de la lignina, considerándose incluso que puede llegar a ser el principal recurso aromático de la química industrial del futuro.

CETIM lleva 10 años investigando aplicaciones de la lignina en sus laboratorios de Alvedro 

“La identificación desde CETIM del potencial de mercado que la lignina ofrecía como producto de fuentes secundarias, más allá de su aprovechamiento como combustible, abrió un campo de potenciales aplicaciones industriales que investigamos en nuestros laboratorios desde hace casi una década”, detallan desde el Centro Tecnológico ubicado en el parque empresarial de Alvedro.

Plantas de generación de energía

En 2020 Ence Pontevedra generó más de 256 GWh de energía a través de dos turbinas de contrapresión que aprovechan la biomasa derivada del árbol en el proceso de producción de celulosa. La potencia instalada de generación de energía renovable procedente de la biomasa en Ence Pontevedra es de 35 MW.

Por su parte, Ence Navia generó en el mismo año alrededor de 606 GWh de energía renovable. Tras la ampliación efectuada hace diez años, la planta asturiana ha duplicado su capacidad de generación eléctrica, alcanzando una potencia instalada de 77 MW a través de una turbina de contrapresión (para lignina) y una turbina de condensación (para biomasa procedente de residuo forestal).

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