{"id":520218,"date":"2024-07-19T16:42:20","date_gmt":"2024-07-19T19:42:20","guid":{"rendered":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=520218"},"modified":"2024-07-19T16:42:20","modified_gmt":"2024-07-19T19:42:20","slug":"la-nanocelulosa-se-infiltra-en-neumaticos-y-cosmeticos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/la-nanocelulosa-se-infiltra-en-neumaticos-y-cosmeticos\/","title":{"rendered":"La nanocelulosa se infiltra en neum\u00e1ticos y cosm\u00e9ticos"},"content":{"rendered":"

Los neum\u00e1ticos de los autom\u00f3viles, fabricados con caucho, acero, poli\u00e9ster y nailon, est\u00e1n incorporando otro componente: la nanocelulosa: fibras o cristales nanom\u00e9tricos extra\u00eddos principalmente de plantas y presentados bajo la forma de una pasta de color blanco. Una versi\u00f3n de prueba, con fibras nanom\u00e9tricas de celulosa de eucalipto, pino y ca\u00f1a de az\u00facar, circula por las calles de Thomaston, una localidad de Georgia, en Estados Unidos, al parecer, seg\u00fan el fabricante, con una reducci\u00f3n de un 15 % de consumo de combustible debido a su menor fricci\u00f3n con la superficie.<\/p>\n

Por su capacidad de aumentar la resistencia mec\u00e1nica, reducir el peso y mejorar la textura de muchos materiales, la nanocelulosa ha adquirido valor como posible aditivo para papeles, cauchos, pl\u00e1sticos, pinturas y cemento. Ya producida a escala comercial o piloto en Estados Unidos, Canad\u00e1, Brasil, Suecia, Noruega, Israel, China y Jap\u00f3n, tambi\u00e9n puede utilizarse en pr\u00f3tesis, revestimientos de dispositivos electr\u00f3nicos y en cosm\u00e9ticos, medicamentos o alimentos. Las m\u00faltiples posibilidades de utilizaci\u00f3n de nanofibras, nanocristales y microfibras de celulosa (con un di\u00e1metro de unos pocos micrones, extra\u00eddas en una fase anterior a las fibras a escala nanom\u00e9trica) auguran un mercado global que la consultora estadounidense Markets and Market<\/a> estima en 2.000 millones de d\u00f3lares para 2030. El sector ser\u00eda impulsado por la demanda creciente de materiales renovables, principalmente en Europa.<\/p>\n

La nanocelulosa forma parte de la carrera por conseguir aditivos y compuestos m\u00e1s sostenibles<\/a> que puedan sustituir a los derivados del petr\u00f3leo. Adem\u00e1s de los grandes productores de celulosa, que estudian c\u00f3mo utilizarla para reforzar papeles y envases, la consultora estadounidense estima que las empresas del sector automotor constituir\u00e1n uno de sus principales usuarios, frente a la perspectiva de producir piezas m\u00e1s livianas, lo que podr\u00eda implicar una reducci\u00f3n del peso de los veh\u00edculos.<\/a><\/p>\n

La empresa brasile\u00f1a de biotecnolog\u00eda GranBio, responsable de las pruebas de los neum\u00e1ticos en Thomaston, fabrica dos tipos de nanocelulosa, obtenidos por procesos diferentes, en una planta piloto en esa ciudad estadounidense, con una capacidad productiva de 1,5 toneladas (t) al a\u00f1o. La primera es una nanofibra que, vista en un microscopio de fuerza at\u00f3mica, parece un largo espagueti, y se utiliza mayormente para reforzar pl\u00e1sticos y papeles. La segunda est\u00e1 compuesta por nanocristales que parecen granos de arroz, pero 200.000 veces m\u00e1s peque\u00f1os, de 5 a 20 nan\u00f3metros (nm) de di\u00e1metro, con aplicaciones m\u00e1s nobles, como pel\u00edculas protectoras para obras de arte. La longitud de los dos tipos var\u00eda de nan\u00f3metros a decenas de micrones.<\/p>\n

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GranBio<\/span>La directora de tecnolog\u00eda Kim Nelson analiza los nanocristales de celulosa producidos en la planta piloto de GranBioGranBio<\/span><\/p><\/div>\n

\u201cNuestra estrategia no es vender la nanocelulosa como materia prima, sino crear bienes de consumo en los que pueda incorporarse\u201d, explica el ingeniero civil Bernardo Gradin, presidente de GranBio. Una de las aplicaciones que se han mostrado factibles es una aleaci\u00f3n con fibras de nanocelulosa que hace m\u00e1s ligeras y resistentes al agua las cajas de cart\u00f3n para las entregas con drones.<\/p>\n

El avance de los proyectos depende principalmente del aumento de la cantidad de material producido. En cuatro a\u00f1os, Gradin espera alcanzar la escala de producci\u00f3n comercial de nanocelulosa para neum\u00e1ticos, desarrollados en forma conjunta con la multinacional india Birla Carbon, fabricante de aditivos para el negro de humo, un derivado del petr\u00f3leo que se mezcla con el caucho para hacerlo m\u00e1s resistente.<\/p>\n

En principio, la nanocelulosa podr\u00eda sustituir al menos una parte del negro de humo. En estudio desde hace seis a\u00f1os, las nanofibras utilizadas tienen un revestimiento de lignina, una mol\u00e9cula que contribuye a la resistencia y rigidez de las plantas, seg\u00fan se describe en un art\u00edculo publicado por investigadores de las dos empresas en octubre de 2020 en la revista cient\u00edfica Rubber Chemistry and Technology<\/em><\/a>.<\/p>\n

Por su parte, la empresa canadiense CelluForce, la mayor productora mundial de nanocristales extra\u00eddos de la madera \u2012 entre cuyos accionistas se encuentra Suzano, compa\u00f1\u00eda brasile\u00f1a fabricante de papel y celulosa \u2012, ha firmado un acuerdo por 10 a\u00f1os con una multinacional de cosm\u00e9ticos cuyo nombre no fue revelado para construir una nueva f\u00e1brica en un lugar todav\u00eda no informado y ampliar su producci\u00f3n, que actualmente es de 300 toneladas anuales. Los cristales extra\u00eddos de las plantas podr\u00edan mejorar la viscosidad de las cremas para la piel y, como en el caso de los neum\u00e1ticos, sustituir compuestos indeseables.<\/p>\n

Otra iniciativa conjunta en el municipio de S\u00e3o Carlos, en el interior paulista, ha reunido a los equipos de la startup<\/em> BioNano y de la unidad de Instrumentaci\u00f3n de Embrapa (la estatal Empresa Brasile\u00f1a de Investigaci\u00f3n Agropecuaria) en pos del desarrollo de m\u00e9todos capaces de ampliar la escala de producci\u00f3n de nanocristales de celulosa a partir del algod\u00f3n. \u201cHemos pasado de 100 gramos a 100 kilos [kg] por mes\u201d, comenta la ingeniera de materiales Ana Carolina Correa Bibbo, directora de la startup<\/em>. En colaboraci\u00f3n con el ingeniero de materiales Jos\u00e9 Manoel Marconcini, de Embrapa, la planta piloto comenz\u00f3 a planificarse en 2018, cuando BioNano recibi\u00f3 el apoyo del Programa de Investigaci\u00f3n Innovadora en Peque\u00f1as Empresas (Pipe), de la FAPESP.<\/p>\n

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Bionano<\/span>Imagen de microscop\u00eda de la transmisi\u00f3n de los cristales de nanocelulosa (los puntos blancos son las zonas m\u00e1s densas<\/em>)Bionano<\/span><\/p><\/div>\n

Una de las dificultades fue encontrar un fabricante de un reactor qu\u00edmico de tama\u00f1o intermedio que fuera resistente al \u00e1cido sulf\u00farico que se emplea para separar los cristales de las fibras del algod\u00f3n. Este proceso permite obtener una mezcla l\u00edquida similar a la leche, que pasa por una centrifugadora y se transforma en una pasta blanca deshidratada y posteriormente en un polvo muy fino.<\/p>\n

Bibbo estudia la nanocelulosa desde 2010, cuando hizo su doctorado en la Universidad Federal de S\u00e3o Carlos (UFSCar) y analiz\u00f3 el uso potencial de los nanocristales de las fibras de la planta conocida como curau\u00e1 (Ananas erectifolius<\/em>), una especie de bromelia de la regi\u00f3n amaz\u00f3nica. Junto con Marconcini y otros cient\u00edficos de Embrapa, formul\u00f3 una versi\u00f3n de un pl\u00e1stico conocido como etilvinilacetato (EVA), con un 5 % de nanocristales de la planta, que adquiri\u00f3 m\u00e1s resistencia y elasticidad, como se describe en un art\u00edculo de 2020 en la revista Polymer Composites<\/em>.<\/a><\/p>\n

En la empresa, ella adopt\u00f3 las fibras del algod\u00f3n para simplificar la producci\u00f3n. \u201cCualquier otra materia prima deber\u00eda ser sometida a un tratamiento previo de purificaci\u00f3n\u201d, explica. Desde septiembre de 2022, les provee este insumo a grupos de investigaci\u00f3n de S\u00e3o Paulo, Mato Grosso, Santa Catarina, Paran\u00e1 y Cear\u00e1 que estudian nuevas aplicaciones para la nanocelulosa.<\/p>\n

Otro grupo de Embrapa Instrumentaci\u00f3n extrae nanocristales de lignocelulosa de la paja de la ca\u00f1a de az\u00facar mediante un tratamiento previo con un solvente org\u00e1nico e hidr\u00f3lisis \u00e1cida, descrito en un art\u00edculo publicado en la revista cient\u00edfica Industrial Crops and Products<\/em><\/a> en diciembre de 2020. En el Centro Nacional de Investigaciones de Materiales (CNPEM), en Campinas, en el interior paulista, los investigadores mezclaron nanofibras de celulosa obtenidas del bagazo de la ca\u00f1a de az\u00facar y de eucalipto con el l\u00e1tex y crearon una esponja capaz de absorber contaminantes como el petr\u00f3leo derramado en el mar, en vol\u00famenes de hasta 50 veces su masa. El proceso fue descrito en octubre de 2020 en la revista ACS Applied Nano Materials<\/em><\/a>.<\/p>\n

En agosto de 2023, un workshop <\/em>sobre nanocelulosa realizado en S\u00e3o Carlos busc\u00f3 afianzar la integraci\u00f3n entre la comunidad acad\u00e9mica y las empresas. \u201cEsperamos que los tr\u00e1mites para la transferencia de la tecnolog\u00eda, que va a generar regal\u00edas para la unidad de investigaci\u00f3n, est\u00e9n concluidos en los primeros meses de 2024\u201d, explica Marconcini. Tan pronto como esto ocurra, BioNano espera poder empezar a comercializar los nanocristales en el mercado brasile\u00f1o.<\/p>\n

Proyecto
\n<\/strong>Obtenci\u00f3n de nanocristales de celulosa (CNC) a escala industrial piloto (n\u00ba\u00a017\/00915-0<\/a>);\u00a0Modalidad\u00a0<\/strong>Ayuda de Investigaci\u00f3n \u2012 Investigaci\u00f3n Innovadora en Peque\u00f1as Empresas (Pipe); Investigadora responsable\u00a0<\/strong>Ana Carolina Correa Bibbo; Inversi\u00f3n\u00a0<\/strong>R$ 196.563,46.<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos
\n<\/strong>TUNNICLIFFE, L. B.\u00a0et. al<\/em>.\u00a0Reinforcement of rubber by carbon black and lignin-coated nanocellulose fibrils<\/a>.\u00a0Rubber chemistry and technology<\/strong>. v. 93, n. 4. oct. 2020.
\nBIBBO, A. C.\u00a0et. al.<\/em>\u00a0Cellulose nanocrystals from curaua fibers and poly [ethylene-co-(vinyl acetate)] nanocomposites: Effect of drying process of CNCs on thermal and mechanical properties<\/a>.\u00a0Polymer Composites<\/strong>. v. 4. ene. 2020.
\nBILLATO, S.\u00a0et. al<\/em>.\u00a0Lignocellulose nanocrystals from sugarcane straw<\/a>.\u00a0Industrial Crops and Products<\/strong>. v. 157, dic. 2020.
\nGOUVEIA, R. F.\u00a0Porous cellulose nanofibril\u2013natural rubber latex composite foams for oil and organic solvent absorption<\/a>.\u00a0ACS Applied Nano Materials<\/strong>. v. 3, n. 11. oct. 2020.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Esta sustancia extra\u00edda de las plantas incrementa la resistencia y la levedad de papeles, gomas, pl\u00e1sticos, pinturas y cementos","protected":false},"author":684,"featured_media":520220,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[1561,192],"tags":[297,1255],"coauthors":[2721],"class_list":["post-520218","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-programa-de-innovacion-tecnologica-en-pequenas-empresas-pipe","category-tecnologia-es","tag-ingenieria","tag-nanotecnologia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/520218","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/684"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=520218"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/520218\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":520233,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/520218\/revisions\/520233"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/520220"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=520218"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=520218"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=520218"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=520218"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}