Materiales biodegradables - envasados en cerveza
Investigadores de Empa han extraído nanocelulosa de los residuos de una fábrica de cerveza y la han transformado en un aerogel. Este material de alta calidad podría utilizarse en envases alimentarios.
La típica estructura aireada del aerogel (microscopía electrónica, coloreada)
Empa
Etapas del proceso: del residuo de grano al aerogel.
Empa
Al principio era el macerado. La mezcla de malta y agua se remueve durante varias horas y se calienta suavemente. El líquido resultante se denomina mosto y se convierte en cerveza en otras fases del proceso. La malta sobrante -conocida como granos usados- tiene por delante un viaje mucho menos honorable. Suele acabar como pienso para animales o en el montón de compost.
Los investigadores del laboratorio "Celulosa y materiales de madera" de Empa, dirigido por Gustav Nyström, creen que hay algo más. Han desarrollado un proceso para producir nanocelulosa de alta calidad a partir de residuos de cervecería, una materia prima biodegradable y versátil que puede transformarse, por ejemplo, en envases o plásticos reforzados con fibras. Los investigadores acaban de publicar sus hallazgos en la revista "ACS Sustainable Chemistry & Engineering".
Grano en lugar de madera
La primera autora del estudio, Nadia Ahmadi Heidari, es estudiante de doctorado en la Universidad Técnica de Isfahan. Vino a Empa durante un año en el marco de una beca de excelencia del Gobierno suizo. Estaba especialmente interesada en la producción de materiales de envasado biodegradables a partir de residuos, uno de los puntos centrales del laboratorio "Celulosa y materiales de madera". "Estamos muy interesados en desarrollar nuevas fuentes de materias primas valiosas, como las fibras de celulosa y la lignina", afirma Gustav Nyström.
Los productos de celulosa micro y nanofibrilada se obtienen actualmente a partir de pulpa de madera. Sin embargo, la madera puede aprovecharse mejor en otros lugares. "La madera fija muy bien el CO2 de la atmósfera, pero sólo crece lentamente", explica Nyström. "Por eso es mucho más adecuada para aplicaciones duraderas, como en la construcción o para la fabricación de muebles".
Las plantas anuales, de crecimiento mucho más rápido, pueden proporcionar materias primas igual de bien, pero apenas se han utilizado con este fin hasta la fecha. "Con nuestro proceso, podemos obtener materiales de alta calidad a partir de un residuo que está disponible muy barato y en grandes cantidades y que hoy en día se desperdicia en gran medida", añade el investigador del Empa Gilberto Siqueira, coautor del trabajo. "Esto también beneficia a las pequeñas empresas, que pueden así sacar el máximo partido de las materias primas que ya utilizan".
Los granos usados que los investigadores utilizaron para su experimento también procedían de una de esas pequeñas empresas, la cervecera Pentabier de Dübendorf. Extrajeron las fibras de nanocelulosa y las transformaron en un aerogel mediante liofilización. Este material "aireado" contiene un gran número de poros, lo que le confiere excelentes propiedades de aislamiento térmico. Los aerogeles pueden fabricarse a partir de distintos materiales. Los aerogeles de silicato, que se utilizan en la construcción, son especialmente conocidos. Los aerogeles a base de nanocelulosa tienen ventajas adicionales: proceden de fuentes renovables y son biodegradables. El objetivo es utilizarlos para el envasado, sobre todo de alimentos sensibles a la temperatura, como la carne.
Producción sencilla
Para explorar con más detalle el potencial de la nanocelulosa a partir de granos usados, los investigadores variaron los distintos pasos de pretratamiento y producción y comprobaron sus efectos en el producto final. Por ejemplo, la calidad de las fibras de nanocelulosa obtenidas se mejora blanqueando y oxidando el material de partida. Se pueden utilizar distintos procesos de congelación para controlar el tamaño y la orientación de los poros del aerogel, lo que a su vez influye en sus propiedades aislantes y mecánicas.
"Nos esforzamos por mantener todo el proceso lo más sencillo posible", afirma Siqueira. Al fin y al cabo, para encontrar una aplicación en el mundo real, el producto final no sólo tiene que ser convincente, sino que también debe ser lo más sencillo y barato de producir posible. Esta es otra de las razones por las que los investigadores están interesados en extraer materias primas a partir de productos de desecho. "Comparada con los residuos de la industria agrícola, la madera es una fuente cara de celulosa, y ya tiene muchas otras aplicaciones", explica Siqueira. Por eso, en futuros proyectos de investigación, los científicos están estudiando otros productos de desecho de la industria alimentaria y la silvicultura. Y aunque Nadia Ahmadi Heidari ya ha regresado a la Universidad Técnica de Isfahan, los investigadores de Empa planean otra publicación junto con la joven investigadora, en la que describirán con más detalle los aerogeles fabricados a partir de granos usados.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
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