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nuevos materiales

Con fibra para cualquier obra

Las hojas secas de curagua tienen una amplia gama de usos: desde piezas para automóviles hasta ropas y medicamentos

La fibra seca de curagua, una planta amazónica de la misma familia del ananá o piña, tiene la apariencia del sisal. Pero esa semejanza termina ahí nomás. Con su suavidad al tacto, ésta tiene como principal característica su gran resistencia mecánica, que le confiere la capacidad como para soportar tensiones elevadas, incluso con en espesores reducidos. Esta propiedad la convierte en reemplazante natural de la fibra de vidrio. Cuando se la mezcla con otros materiales que tienen como base el polipropileno, tales como retazos de mantas y alfombras descartados por la industria textil, se transforma en un compósito que se utiliza en la industria automotriz.

“Algunos coches que circulan por las calles, como el Fox y el Polo, de Volkswagen, actualmente llevan este nuevo material en el techo, en la parte interna de las puertas y en la tapa del compartimiento de equipaje”, dice el profesor Alcides Lopes Leão, de la Facultad de Ciencias Agronómicas de la Universidad Estadual Paulista (Unesp) de Botucatú, que estudia las aplicaciones de la planta desde hace ocho años. El interés en la fibra de curagua (Ananas erectifolius) surgió a partir de la observación del uso de este material por parte de los indios en la fabricación de cuerdas, hamacas para dormir y líneas de pesca, productos que ponen de relieve sus cualidades de resistencia y de levedad. Los nuevos compósitos resultantes de la fibra vegetal se restringen por ahora a unos pocos ítems, pues la materia prima disponible aún no contempla la demanda. “Solamente para atender a Volkswagen se requerirían 100 toneladas por día de fibra. Pero hoy en día la producción es de 10 toneladas mensuales”, calcula Lopes.

Para sacar las fibras de curagua al mercado, la Unesp formalizó una sociedad con la empresa Pematec-Triangel, de São Bernardo do Campo (interior de São Paulo), que fabrica las piezas estructurales en forma de compósito. Esta alianza se inició en 2000, cuando la empresa recibió una consulta de parte de Volkswagen para desarrollar piezas con nuevas fibras. El interés de las automotrices crece cada vez más, en procura de reemplazar algunas piezas con miras a que dejen de ser un problema ambiental al final de la vida útil de un coche, cuando éste es desarmado, al margen de la cuestión de la reducción el peso para que los vehículos salgan más livianos. Inicialmente Pematec empezó a investigar la yuta, que se empleaba bastante en Europa para aplicaciones de este tipo. Pero, en una visita a Alemania, Gilson Romanato, director de la empresa, escuchó sugerencias de boca de los propios alemanes en el sentido de que existía en Brasil una fibra vegetal mejor que la yuta. De regreso al país, el empresario buscó referencias sobre fibras y así llegó a Lopes Leão, que poseía algunos trabajos publicados sobre el tema.

En uno de estos, el profesor comenta que probó con varias fibras, autóctonas e importadas, para comparar sus propiedades mecánicas. La de curagua demostró que era imbatible en el apartado resistencia, si se la compara con la esponja vegetal, la banana, el bagazo de caña de azúcar, el hemp (marihuana), el ramio, el sisal, la yuta, la malva y la madera. Otro estudio, un proyecto de investigación financiado por la FAPESP, en el marco del Programa de Asociación para la Innovación Tecnológica (PITE, sigla en portugués) y coordinado por Lopes Leão, tenía como tema la producción de compósitos a base de fibras vegetales como la de curagua, para su utilización en la industria automotriz. A la época, Toro, la empresa socia en el proyecto, de la localidad de Diadema (São Paulo), luego de afrontar serios problemas financieros, abandonó sus planes de invertir en el desarrollo de compósitos. El convenio entre la Unesp y Toro se dio por terminado y Pematec encaró el desafío para producir piezas acordes con el planteo que había hecho la automotriz.

Inicialmente, el proyecto desarrollado por la universidad para la empresa indicaba que la zona de Vale do Ribeira era una de las posibles indicadas para el cultivo de la planta; pero restaba aún hacer estudios que evaluasen la adaptación a la región. Pematec compró entonces una propiedad rural en Santarém, estado de Pará, y empezó a incentivar a los agricultores a aumentar la plantación. “Cuando llegamos allá había entre 150 y 200 familias dedicadas al plantío, pero nosotros creemos que al final de 2005 serán 400 familias”, dice Romanato.

La propiedad es considerada como un seguro de provisión. “Si faltan fibras, o en las época de lluvias, que dificultan el secado, utilizamos las fibras de nuestra plantación”. Desde julio de este año empezó a funcionar experimentalmente una fábrica de procesamiento de la fibra en Santarém. Por ahora son 50 empleados, dirigidos por Gilmar Lazarini, ex alumno de la Unesp. Allí, las fibras vegetales, de alrededor de 1,20 metros de longitud, son cortadas en pedazos de entre 5 y 7 centímetros y mezcladas en una proporción de un 50% con fibras textiles de polipropileno.

Pieza inyectadas
Una vez consumada la formación del compósito se hacen las mantas, que se envían a la sede de la empresa en São Bernardo, donde se elaboran las piezas de plástico mediante un proceso denominado de termoformado. La manta se colocada en un molde y se la caliente para que adquiera la forma final, y luego se la enfría en ese mismo ambiente. Otra técnica es el moldeo por inyección. La fibra molida, mezclada al plástico granulado, pasa por un proceso denominado extrusión, donde ambos materiales se sintetizan. Luego la mezcla pasa a una máquina inyectora para el moldeo de la pieza. Varias resinas plásticas se probaron desde 1995 para su utilización con esta finalidad, entre éstas el polipropileno, el polietileno de alta y baja densidad y otras. El proceso por inyección permite reemplazar parcialmente a las resinas plásticas.

General Motors de Brasil, por ejemplo, tiene un contrato de investigación con la Unesp para desarrollar piezas inyectadas reforzadas con fibras naturales. Un tercer proceso, que aún no se encuentra en uso por falta de materia prima, es el BMC (sigla de Bulk Molding Compound), que ya ha sido probado en la universidad. En éste, la fibra se usa pura, sin polipropileno, picada en pequeños granos para la fabricación de piezas externas de vehículos. Son parrillas y paragolpes fabricados con una matriz epoxi o poliéster (resinas sintéticas), en reemplazo de la fibra de vidrio usada actualmente, un material de difícil de descartar y de reciclar.

La flexibilidad y la suavidad de la fibra amazónica también llevaron a los investigadores a pensar en usarla como materia prima para confeccionar ropas. De esta forma, acorde con el tamaño de la fibra, éstas pueden emplearse tanto en la industria textil como en el moldeo por inyección. En Filipinas, las fibras de ananá, extraídas de las hojas y descartadas por la industria de jugo, se transformadas en finas batas, por ejemplo, usadas en ceremonias de casamiento. La falta de máquinas con tecnología apropiada para el hilado hizo que la Unesp recurriera al Instituto de Fibras Naturales de Poznan, Polonia, una entidad que desde 1994 mantiene un convenio con la universidad.

Nada menos que 500 kilos de fibras llegaron a la ciudad polonesa con el equipaje de Lopes Leão. La mezcla de curagua con poliéster y lana en tramas abiertas y cerradas resultó en blusas, faldas, mallas, medias y cortinas. Para tener la seguridad de que la fibra no causaría alergia al contacto con la piel, se efectuaron diversas pruebas con sensores acoplados al cuerpo de voluntarios, durante varios períodos del día y de la noche, para evaluar incluso el descanso de las personas cuando duermen.

La versatilidad de la planta apunta también hacia la exploración de la bromelina, una enzima utilizada en la producción de medicamentos que auxilian en los procesos digestivos, como los antiácidos, en la industria alimenticia para tiernizar carne y en la producción de galletas y huevos deshidratados, además de ser también útil en el tratamiento de cueros. La bromelina se encuentra principalmente en el ananá. Pero la cantidad producida es aún pequeña con relación a las necesidades del mercado, lo que la convierte en un producto de alto valor comercial. El estudio de la actividad de la enzima en plantas de curagua apuntó que, aunque las hojas presenten una actividad significativamente menor que los frutos (que parecen minúsculas piñas), el gran volumen de pulpa verde (mucílago) extraído para llegar hasta las fibras y descartado por la industria, podría viabilizar económicamente su extracción.

La meta de Pematec de procesar 100 toneladas por día de fibra implica la existencia de una gran cantidad de residuos al final del proceso. Para evitar un futuro problema ambiental, la Unesp desarrolló un proyecto que utiliza la propia energía contenida en el mucílago para producir biogás, que hace funcionar a las máquinas destinadas al secado de las fibras. Otra aplicación potencial para este residuo, que también está siendo estudiado en la universidad, es en la alimentación del ganado. “Debido a su alta carga proteica y de vitaminas, notamos que es posible usarlo como enriquecimiento en el área de alimentación animal”, dice Lopes Leão.

El cultivo en la región sudeste
Para contemplar todas las posibilidades de uso de la fibra de curagua es preciso ampliar la producción y probablemente cultivar la planta fuera de la Amazonia, principalmente en la región sudeste de Brasil, es decir, más cerca del mercado consumidor. Como parte del proyecto desarrollado para Pematec, la Unesp estudia desde el año 2000 la adaptación de la especie al clima y al suelo de la región. Se trajeron varios plantines de Pará, que se plantaron en el campus de Lajeado y en una propiedad rural de la Unesp ubicada en São Manuel, ciudad vecina a Botucatú. Los plantines eran de dos variedades: bordó y blanca. “Consideramos que, para la zona de São Paulo, la bordó se adapta mejor al clima”, dice Lopes Leão. El plantío ya ha atravesado tres inviernos, el último con temperaturas de 3,5ºC bajo cero. Y la planta soportó ese rigor sin problemas. De este modo, el temor de que no se adaptase al sudeste no se confirmó. “Sabemos que no muere fácilmente, que es resistente y no tiene plagas, y responde bien al abono.”

La multiplicación de los plantines se efectúa por clonación de las yemas, que brotan en la región ubicada entre la base de la planta y la hoja. Las yemas van a un medio de cultivo con la textura de una gelatina donde se encuentran todas las sales minerales, macro y micronutrientes que la planta necesita, al margen de las vitaminas y fitohormonas (reguladoras del crecimiento vegetal). De una sola yema es posible formar otras cuatro en 45 días, período de cada subcultivo. Estas cuatro resultan en 16, y así sucesivamente, en progresión geométrica. “De una única planta matriz de la que logro extraer diez gemas, puedo obtener más de 10 mil plantas idénticas en tan solo cuatro subcultivos”, dice el profesor Isaac Stringueta Machado, del área de biotecnología ambiental de la Facultad de Ciencias Agronómicas de la Unesp, que también participa en el proyecto. Al cabo de dos o tres meses, las primeras plantas van al invernadero, y en cuatro meses ya miden alrededor de 20 centímetros, y están listas plantárselas en el campo.

Después es solamente esperar durante un año, período necesario para que las hojas lleguen medir aproximadamente 1,20 metros, fase ideal para hacer la primera cosecha. Seis meses después, cuando las hojas están nuevamente con la misma longitud, se hace una nueva cosecha. Son unas cuatro en esa secuencia, hasta recomenzar el ciclo de cultivo, que puede hacerse tanto con las crías producidas por la planta madre como con el transplante de clones. La segunda opción es más interesante, pues al margen de la reducción de tiempo y espacio en la multiplicación, hay otros dos aspectos positivos en la micropropagaciónin vitro que el investigador resalta. Uno de ellos es la limpieza clonal. Como el clon se hace con base en una fracción joven de la planta (meristemas) que aún no tiene los vasos conductores definidos (el xilema y el floema), cualquier fitopatógeno, bacteria u hongo que ella tenga puede eliminarse. El otro es la fidelidad genética, que permite obtener copias exactas de las plantas seleccionadas por su mejor adaptación a las condiciones de campo de la región sudeste de Brasil.

“Hemos observado que las plantas clonadas tienen un potencial de multiplicación en el campo mayor que la silvestre. La inducción que damos con estos reguladores del crecimiento queda de alguna manera registrada en la memoria (el genotipo) de las plantas, pues éstas continúan multiplicándose a una tasa superior a la verificada mediante el cultivo convencional”, dice Machado. De acuerdo con la evaluación de Lopes Leão, el incremento de la producción para dar cuenta de la demanda de la industria automotriz pasa por la clonación. “Por eso estamos armando una estructura de reproducción de 5 a 8 millones de plantas al año en la Unesp, para atender la creciente demanda de plantines de curagua, que se transportarán en camión a Pará, listos para plantarse en el campo.”

El potencial de planta de curagua ha llamado la atención de los europeos, que han formulado propuestas al grupo de investigación de llevarse plantines a Ceilán, Malasia e Indonesia. Para que la fibra amazónica no tenga el mismo destino que el caucho de siringa, que al final del siglo XIX y en las primeras décadas del siglo XX fue la mayor fuente de ingresos de Brasil, cuando las colonias británicas de Asia empezaron a cultivar la planta con éxito e hicieron a que las exportaciones brasileñas cayeran drásticamente, la receta de Lopes Leão es invertir en tecnología, para que el producto brasileño esté siempre al frente de sus competidores.

Al margen de la reconocida capacidad del equipo de la Unesp, en el cual también toman parte científicos de la Facultad de Ciencias Agronómicas, el trabajo con curagua es, a decir verdad, fruto de la labor de un grupo de trabajo multidisciplinario, que cuenta también con Elisabete Frollini, del Instituto de Química de São Carlos de la Universidad de São Paulo (USP), y Luiz Mattoso, de Embrapa Instrumentación Agropecuaria, también de São Carlos. En Embrapa, por ejemplo, se llevan a cabo los ensayos destinados a evaluar la interacción de la fibra con el plástico. En el IQSC se prueban las matrices de los compósitos.

“Nuestro trabajo es altamente técnico, pues la industria es muy exigente”, dice Lopes Leão. “Sabemos cómo las piezas se comportan, tanto si se las usa en Siberia, a una temperatura de 50°C bajo cero, como en el calor de Teresina, estado de Piauí.”Para viabilizar el proyecto en todas sus etapas, que comienzan con el estudio de la planta en el campo, y siguen con su adaptación a la región sudeste, la clonación y el transporte de plantines, al margen de pasar por las aplicaciones de la fibra en la industria automotriz, cerrando el ciclo con el aprovechamiento de los residuos, la Financiadora de Estudios y Proyectos (Finep), a través del fondo Verde-Amarelo, un programa de estímulo a la interacción entre las universidades y las empresas para el apoyo a la innovación, suscribió en 2002 un convenio con Pematec y la Unesp, por un valor aproximado de 800 mil reales a fondo perdido, y válido por dos años.

La parte de la Finep, correspondiente a la mitad del monto total, se empleó en el pago de los becarios, y para equipos y pruebas. El convenio termina en diciembre, pero se renovara por un año más. Pematec, que aporta la otra mitad del presupuesto total destinado al proyecto, puede deducir su inversión como incentivo a la investigación.En la actual fase, el grupo de investigación empieza a revisar algunos conceptos adoptados al comienzo del proyecto. Uno de éstos se refiere al número de plantas cultivadas por hectárea.

Eran 10 mil al principio del estudio, y actualmente son 60 mil. El otro punto es el del aprovechamiento de la bromelina, antes considerada únicamente como un subproducto. Actualmente a la enzima, cuyo valor en el mercado supera el de la fibra, se la considera un coproducto en la explotación de curagua. Eso sin contar que los investigadores ahora saben que puede cultivársela en cualquier lugar del estado de São Paulo, y que es un cultivo rentable. El kilo seco está constando más o menos 3 reales, mientras que hace dos años salía por 1 real. Pero el cambio más visible radica en la utilización de todos los recursos que la planta brinda, tanto para la industria automotriz como para la farmacéutica y la textil.

Los proyectos
1.
Producción de compósitos a base de fibras naturales para su utilización en la industria automotriz (nº 96/06464-1); Modalidad Programa de Asociación para la Innovación Tecnológica (PITE, sigla en portugués); Coordinador Alcides Lopes Leão – Unesp; Inversiones R$ 728.350,00 (Toro) y R$ 145.750,00 (FAPESP)
2. Producción de compósitos reforzados con fibras de curagua; Modalidad Fundo Verde-Amarelo – MCT/Finep; Coordinador Alcides Lopes Leão – Unesp; Inversiones R$ 799.616,00 (R$ 371.600,00 – Finep y R$ 428.016,00 – Pematec)

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