De residus vegetals a materials biodegradables

Un equip de la Universitat Politècnica de València (UPV) col·labora amb la Universitat d’Alacant (UA) –líder del projecte– en el desenvolupament d’una nova tecnologia capaç de transformar lignina, un dels compostos orgànics més abundants del món, en vanil·lina i materials biodegradables.

El treball, publicat en la revista Nature Communications, proposa l’aprofitament sostenible de residus vegetals i identifica alternatives als recursos fòssils que actualment proveeixen la indústria química.

La tecnologia liderada pels investigadors de la UA és un fotocatalitzador basat en antraquinona, un material econòmic i estable que s’activa amb llum ultraviolada i trenca d’una manera selectiva els enllaços més abundants de la lignina. Aquest polímer orgànic constitueix gairebé el 30% de la biomassa vegetal i és un dels grans reptes pendents de les biorefineries per la seua elevada complexitat química. Els mètodes convencionals solen generar mescles molt heterogènies difícils de separar i aprofitar.

«En aquest estudi presentem una tecnologia que permet transformar la lignina en productes d’alt valor afegit utilitzant únicament llum i condicions ambientals», explica l’investigador principal del treball, Néstor Guijarro. En concret, el fotocatalitzador és capaç de capturar llum i emprar aquesta energia per a fragmentar selectivament la lignina. «Així mateix, hem integrat aquest sistema en un reactor de flux, la qual cosa permet dur a terme el procés de manera contínua, eficient i escalable», afig l’investigador de la UA.

Com a resultat, després del processament de la lignina, han obtingut com a producte principal la vanil·lina, la molècula responsable de l’aroma de la vainilla, amb un rendiment rècord del 7,1% en pes, que equival a extraure el 94% de totes les unitats monomèriques aromàtiques. Aquesta substància orgànica és molt sol·licitada en les indústries alimentària, cosmètica i química.

Un altre dels avanços que presenta la innovació és l’aprofitament integral del residu generat. «Els fragments de lignina que romanen després del procés s’han emprat per primera vegada com a plastificants biodegradables que poden processar-se mitjançant impressió 3D», destaca Guijarro.

Les proves realitzades en laboratori mostren que aquests additius milloren la flexibilitat, la resistència i la memòria de forma del material sense comprometre la seua processabilitat. De fet, els investigadors han imprès objectes com una carcassa de mòbil biodegradable amb les mateixes funcionalitats que les habituals.

Aquest treball, apunta l’investigador de la UA, «representa un avanç significatiu cap a l’aprofitament integral de la lignina i estableix les bases tecnològiques per al desenvolupament d’una nova generació de biorefineries més sostenibles, eficients i orientades al valor, en línia amb els objectius europeus de transició ecològica i economia circular».

Plastificants d’alt rendiment

Liderat per l’Institut Universitari d’Electroquímica de la UA, l’estudi compta amb la participació de l’Institut Universitari de Tecnologia de Materials (IUITM) de la UPV, el centre tecnològic VTT de Finlàndia i la Universitat de Salzburg (Àustria).

El treball de l’equip del IUITM del campus d’Alcoi de la UPV s’ha centrat en l’obtenció, a partir del residu que es genera en el procés desenvolupat per la UA, de plastificants d’alt rendiment, d’origen renovable i biodegradables. En concret, per a un dels biopolímers que està més introduït a escala industrial, l’àcid polilàctic o PLA.

«El subproducte o residu generat l’aprofitem per a plastificar PLA amb propietats molt interessants, com per exemple la memòria de forma, flexibilitat i capacitat d’incorporar en processos de fabricació additiva amb uns acabats molt semblants a la fusta», apunta Rafael Balart, investigador del IUITM-UPV.