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Investigadores europeos estudian celulosa de cáñamo para su uso en geles de alta tecnología

fibra de cáñamo

Los aerogeles producidos a partir de la celulosa extraída del cáñamo son tan efectivos como los obtenidos a partir de la celulosa industrial

Investigadores alemanes y franceses están estudiando nuevas formas de extraer celulosa de fibras de cáñamo usadas para fabricar aerogeles, materiales de alta tecnología que tienen una amplia gama de usos industriales

Imagen de microscopio electrónico de barrido de una perla de aerogel de la superficie externa e interna de la celulosa extraída del cáñamo
Capturas de microscopio electrónico de barrido de una perla de aerogel de celulosa extraída del cáñamo. (Centro Aeroespacial Alemán)

Si bien los aerogeles históricamente se han fabricado a partir de materiales inorgánicos altamente contaminantes como la sílice o la alúmina, la investigación tiene como objetivo avanzar en su desarrollo a partir de polímeros orgánicos y carbono más amigables con el medio ambiente.

“Esto abre la puerta al uso de fibras de cáñamo usadas como principal fuente de celulosa para estos materiales, que se pueden extraer en condiciones suaves, utilizando reactivos baratos y seguros”, dijo. declarado Diogo Costa, miembro del Programa de Doctorado Industrial Europeo Marie Skłodowska-Curie, que está investigando este material como parte de su estudio más amplio sobre economías circulares y de base biológica.

La investigación de Costa está financiada por una subvención del Biobased Value Circle (BVC), un consorcio formado por cuatro universidades europeas, un instituto de investigación y nueve empresas europeas.
¿Qué son los aerogeles?

Inventados en la década de 1930, los aerogeles, cuyo contenido líquido es reemplazado por aire, han recibido una atención creciente en los últimos 20 años por su aplicación a los electrodos de supercondensadores, ultracondensadores, baterías y desalinización, como material aislante de alta temperatura y como catalizador para nanotubos de carbono y otros materiales. Fuerte pero poroso, el material ofrece el beneficio clave de baja conductividad térmica, transferencia de calor.

La NASA utiliza aerogeles para el aislamiento de vehículos de lanzamiento y transbordadores, equipos de soporte vital, bancos de pruebas de motores de cohetes y para el aislamiento de las manos y los pies de los astronautas. Las aplicaciones comerciales incluyen aislamiento de tuberías, construcción, aparatos y equipos de refrigeración y automóviles, así como aplicaciones de consumo, como ropa.

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La investigación hasta ahora ha demostrado que los aerogeles hechos de celulosa extraída del cáñamo en forma de perlas, láminas y monolitos cilíndricos son tan efectivos como los hechos de celulosa industrial comercial, según Costa.

de izquierda a derecha hoja de microesferas de aerogel de celulosa y monolito
(De izquierda a derecha) Perla de aerogel de celulosa, lámina y monolito. (Centro Aeroespacial Alemán)

La celulosa, que constituye del 65 al 75 por ciento de la composición bioquímica de las fibras de cáñamo, es de particular interés debido a su abundancia, biocompatibilidad y porque se puede obtener de los desechos, dijo Costa.

"Este nuevo conjunto de materiales abrirá nuevas oportunidades de crecimiento para las empresas basadas en el cáñamo y puede crear nuevos y mejores empleos en las comunidades rurales, al tiempo que brinda los conocidos beneficios ambientales del cáñamo", dijo. . “Los aerogeles se convertirán en un mercado cada vez más grande e interesante en el que la industria del cáñamo podrá participar, desde productores que quieran sacar provecho de sus residuos, hasta nuevos sectores, nuevas empresas e inversores. »

Según el investigador Future Market Insights, con sede en Nueva York, el mercado de aerogel tiene un valor de alrededor de mil millones de dólares y se espera que crezca un 1 % anual hasta 17.

La investigación del Dr. Costa, que se centra en el desarrollo de productos y las consideraciones de la cadena de suministro, se lleva a cabo en cooperación con el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) con sede en Colonia, que desarrolla materiales para reemplazar los actuales aislantes térmicos a base de petróleo, y con la joven empresa KEEY Aerogel, ubicado en Habsheim, Francia, ambos miembros del consorcio BVC.

Además de explorar el potencial de las fibras de cáñamo de bajo grado del procesamiento del tallo como base para la nueva clase de aerogeles de base biológica no contaminantes, el Sr. Costa también está explorando cómo aumentar la producción y llevar estos productos al mercado, lo cual, dice, es un gran desafío.

“Los métodos actuales para desarrollar aerogeles a base de celulosa de cáñamo aún requieren mucho tiempo”, dijo Costa. “Se debe optimizar su escalado y se deben tener en cuenta muchos otros factores, incluida la resistencia a la humedad, la actividad microbiana y la combustión”, agregó.

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Aligerar las cadenas de suministro y reducir la dependencia de las materias primas importadas del extranjero son los principales desafíos que se abordan en las políticas europeas más amplias destinadas a promover modelos comerciales circulares y de base biológica, el contexto más amplio de la investigación del Sr. Costa.

Con la UE designando el cáñamo como un "cultivo esencial" bajo la Política Agrícola Común (PAC) de la Unión, y dados los ambiciosos objetivos ambientales representados por el "Green Deal" europeo, el proyecto de Costa encaja perfectamente en la estrategia de la Unión para desarrollar estos económicos alternativos. modelos

“La valorización de cultivos como el cáñamo, el lino, el maíz y el trigo, así como sus respectivos residuos, es una de las principales alternativas que se están investigando en la UE”, dijo el Sr. Costa.

Como parte del Pacto Verde Europeo y la Estrategia Europea de Bioeconomía, la UE debe actualizar la legislación y las etiquetas dedicadas a los productos de base biológica y lanzar una plataforma de inversión temática circular de 100 millones de euros, entre otras actividades destinadas a movilizar a las partes interesadas que representan a la academia, la industria y la sociedad, observó el Sr. Costa.

Además, la UE ha invertido 3,7 10 millones de euros en proyectos de investigación e innovación en bioeconomía durante los últimos siete años, y se espera que esta inversión aumente a 2030 XNUMX millones de euros para XNUMX en Horizon Europe, un programa clave de financiación de la investigación y la innovación que tiene como objetivo abordar los desafíos climáticos.

Las empresas que participan en el consorcio Biobased Value Circle contratan o reciben a estudiantes de doctorado para pasantías a largo plazo como parte de un programa para capacitar a una nueva generación de investigadores para apoyar el desarrollo de productos innovadores de base biológica que pueden conducir a economías más sostenibles.


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El autor Weedmaster

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