La celulosa, el pilar verde para un futuro natural

Este material, verde y sostenible, se utiliza cada vez en más rubros, gracias a los importantes avances que ha tenido en los últimos años. Nuevas investigaciones adelantan que la celulosa tiene grandes proyecciones a futuro, que la hacen un material estratégico para la economía circular.

Desde que empieza el día, la celulosa está presente en objetos que usamos constantemente, desde la ropa que usamos, hasta los envases que contienen nuestros alimentos, pasando por cuadernos, libros, diarios e incluso productos de higiene personal. Este polímero natural, que forma parte de la estructura celular de todas las plantas, es uno de los materiales más abundantes del planeta. Es fuerte, resistente, biodegradable y, lo mejor de todo, tiene una versatilidad increíble que lo convierte en una estrella en el desarrollo de materiales sustentables.

La celulosa y sus usos

La celulosa no es una sola, sino que se puede transformar en varios tipos de material según el tratamiento que se le dé en las plantas procesadoras. Entre ellos, destacan:

• Celulosa Kraft: se utiliza en la producción de cartón y papel.
• Celulosa dispersable: ligada al rubro textil y de productos químicos.
• Nanocelulosa: un nuevo derivado del polímero que sorprende por sus variados usos en tecnología, medicina y también en empaques.

 Además, la nanocelulosa está siendo explorada para mejorar las baterías de litio en vehículos eléctricos, debido a su alta capacidad para retener electrolitos, lo que mejora la eficiencia y durabilidad de las baterías, resultando en una mayor autonomía y ciclos de vida más largos.

La celulosa está ganando protagonismo en una amplia variedad de sectores, incluidos la automoción y la aeronáutica. Su bajo peso y alta resistencia hacen que sea ideal para ser utilizada en componentes estructurales de aviones y automóviles, donde sustituye parcialmente las fibras de vidrio y otros plásticos, ayudando a reducir el peso y a mejorar la eficiencia energética. Además, en la cabina de los aviones y en el interior de los automóviles, se usa como material aislante acústico y térmico, lo que contribuye tanto a la comodidad como a la sostenibilidad, ya que estos materiales son renovables y biodegradables.

La celulosa también se emplea en plásticos compuestos utilizados en vehículos eléctricos, en la fabricación de paneles interiores, molduras y otros elementos de la carrocería. Estos biocompuestos ligeros contribuyen a reducir el consumo energético de los vehículos. Además, la celulosa se utiliza en textiles automotrices, como en los asientos, y se están desarrollando mezclas de nanocelulosa con otros materiales para crear textiles interiores más sostenibles.

En la alimentación, la celulosa se utiliza en la producción de productos como fibras alimenticias, en encapsulados para ingredientes activos, y como agente espesante en ciertos alimentos procesados. Su uso como aditivo alimentario permite mejorar la textura y la estabilidad de muchos productos, y su bajo contenido calórico también hace que sea atractiva como fuente de fibra para dietas saludables.

Pero la celulosa no solo se destaca por sus usos, sino también por la forma en que la industria la está haciendo cada vez más sostenible. Certificaciones internacionales como Forest Stewardship Council (FSC) y Programme for the Endorsement of Forest Certification (PEFC) garantizan que los bosques y plantaciones sean manejados de manera responsable. Y lo mismo ocurre en su proceso de producción, donde la reutilización de recursos y la gestión eficiente se están convirtiendo en los pilares fundamentales.

Sobre la sostenibilidad de la industria se refiere Orlando Rojas, bioingeniero, académico y Director Científico en el Bioproducts Institute de Canadá, quien destaca las propiedades verdes de este polímero debido su origen natural a gran escala y los procesos de producción. “Esta disponibilidad permite que sea una opción rentable en muchas industrias, y su procesamiento puede integrarse en iniciativas de economía circular, reutilizando biomasa y residuos. A esto añadimos su desempeño y costo, además de atributos que incluyen reciclabilidad y biodegradabilidad, lo que lo convierte en un material ideal para desarrollar alternativas más ecológicas frente a plásticos y otros polímeros sintéticos. La combinación de estas características convierten a la celulosa en un material estratégico a nivel global”.

Usos innovadores como el de la celulosa en la producción de botellas biodegradables también están tomando relevancia. Empresas como Pulpex, están desarrollando botellas a base de papel y celulosa que son reciclables y biodegradables, reduciendo así el uso de plásticos. También existen avances en el campo de materiales de impresión 3D, donde la celulosa se usa para crear objetos biodegradables y personalizados. Estas aplicaciones innovadoras están proyectando a la celulosa como un material clave para la sostenibilidad del futuro.

La celulosa en innovaciones tecnológicas

En el campo de la tecnología, por ejemplo, se han desarrollado baterías de celulosa, como las que está investigando Stora Enso, que utiliza celulosa nanocristalina para crear electrolitos sólidos y separadores para baterías. Este tipo de batería es biodegradable y menos inflamable, lo que la convierte en una alternativa más segura y sostenible para dispositivos portátiles y sensores. De igual manera, la celulosa se emplea en pantallas flexibles y electrónica impresa, con empresas como Innventia y E Ink desarrollando circuitos impresos biodegradables y pantallas de papel electrónico. Estos avances ayudan a reducir el uso de plásticos y materiales no biodegradables.

También tiene aplicaciones destacadas en el ámbito médico, debido a sus características como alta resistencia, biocompatibilidad y biodegradabilidad. Una de sus aplicaciones más prometedoras es en la fabricación de prótesis. Gracias a sus propiedades, se están desarrollando prótesis personalizadas que son más ligeras y menos costosas que las tradicionales, mejorando la calidad de vida de los pacientes.

¿Cuán grande es la producción de celulosa a nivel global?

De acuerdo con información de la European Woodworking Industry Confederation, en el mundo se producen más de mil billones de toneladas cada año. Dicho en otras palabras, por cada segundo se producen tres mil toneladas de celulosa. Estados Unidos, Brasil, Canadá y China son los mayores productores mundiales de este material. Por su parte, en enero de 2024, el reporte de Research and Markets de Irlanda indica que se ha desarrollado la tecnología para darle una segunda vida a los subproductos de alto valor para la industria, a lo que se suman las innovaciones en el uso de la celulosa en los materiales de impresión 3D y en la fabricación de papeles especiales. Con este tipo de oferta tan versátil como biodegradable, sustentable y que reduce su huella de carbono, el estudio prevé que la demanda del mercado de la celulosa se impulsará a “una tasa compuesta anual del 2,06% durante los años 2023-2028”.

Acerca de la mirada actual de la industria y la importancia del correcto funcionamiento de esta, el profesor Fernando José Borges, del Departamento de Produtos Florestais de la Universidad Federal de Rio de Janeiro, sostiene que “vemos una industria que se reinventa constantemente para buscar alternativas que sumen valor a sus materias primas, estando presente en el rubro textil, sustituyendo plásticos por biopelículas, o materiales que pueden ser utilizados en cosmética, la industria química y muchas otras aplicaciones. Tener una materia prima de fuente renovable, como la madera, con un ciclo que captura el carbono liberado a la atmósfera, hace que esta industria sea estratégica para el desarrollo de nuestra sociedad”, explica.

El futuro es nano

El constante avance de la tecnología en el rubro de la celulosa, buscando soluciones que sean cada vez más sostenibles con el medio ambiente, además de cumplir con requisitos de calidad como la resistencia o la duración, han llevado a descubrir un material revolucionario: la nanocelulosa, un biopolímero obtenido a través de procesos de tratamiento de nanopartículas en madera y que entrega importantes recursos en varios rubros productivos.

Existen tres tipos principales de celulosa avanzada: microfibrilada, nanofibrilada y nanocristalina. Los dos últimos están generando un gran impacto, ya que son ocho veces más resistentes que el acero inoxidable, son ligeros, conducen la electricidad, entre muchas otras propiedades. Según Fernando José Borges, este material puede ser utilizado, por ejemplo, para entregar soluciones médicas como prótesis, en el rubro del blindaje corporal, con chalecos antibalas, cosméticos, pantallas flexibles, baterías, producción textil, entre muchas otras.

Por su parte, Orlando Rojas, quien además es Doctor de la Universidad de Auburn y postdoctoral del KTH de Suecia, complementa que “en mi visión, la nanocelulosa tiene el potencial de revolucionar diversas industrias por su resistencia mecánica, baja densidad, biodegradabilidad y habilidad de enlazar agua en hidrogeles, así como la capacidad de adsorberse en las interfases agua/aceite (…) Además, puede mezclarse con otros biopolímeros para mejorar sus propiedades de resistencia, así como dispersar materiales bioactivos con relevancia en la cosmética, alimentos y ciencias de la salud. La nanocelulosa es útil en el refuerzo de composites, que se utilizan en aplicaciones estructurales, desde la industria automotriz hasta la construcción”.

Una visión al 2034

¿Qué depara el futuro para la celulosa?
Varias son las investigaciones que se llevan a cabo en el rubro de la madera y la celulosa. Consultados por las innovaciones y una mirada al futuro, ambos académicos sostienen que este rubro puede tener una vital importancia si miramos 10 años más adelante en el tiempo.
“Hay muchas líneas de innovación que la industria de la celulosa ya está explorando. Algunas de ellas están presentes en el rubro de la energía, con el biopetróleo que puede obtenerse a partir de residuos de madera; en productos químicos, tomando las oportunidades que se presenten para utilizar los bioproductos del proceso de celulosa para producir soluciones químicas de interés; y en el rubro de materiales, avanzando en la obtención de materias con mayor valor agregado en comparación con la pulpa de celulosa; por ejemplo, con fibras de carbono a partir de ligninas o biopelículas con propiedades avanzadas de barrera (no sólo al agua y al aceite, sino también a la radiación UV, por ejemplo)”, cuenta Borges. 

Por su parte, Orlando Rojas sostiene que “la nanocelulosa muestra grandes oportunidades en la producción de materiales avanzados, relevantes al área de material compuesto de alto desempeño y dispositivos de almacenamiento y generación de energía. En nuestros laboratorios estamos estudiando el uso de ligninas y nanocelulosa para el desarrollo de recubrimientos fotónicos y de color estructural, la captura de carbono, en robótica, biónica y en aplicaciones biomédicas.  Innovaciones con la madera son también destacables: madera transparente, super-densa, y madera modificada para la gerencia térmica”.