EnCellules Soluciones
Lighter, Stronger, Greener
En los últimos años, ha habido un notable cambio en el enfoque gubernamental e industrial hacia la preservación del medio ambiente, junto con la búsqueda de alternativas a los productos químicos y los combustibles fósiles. Un enfoque particularmente ecológico implica la extracción de celulosa de subproductos agrícolas. La celulosa, un compuesto orgánico que se produce naturalmente en las plantas mediante la fotosíntesis con luz, aire y agua, está compuesta por carbono, hidrógeno y oxígeno. Es importante destacar que la celulosa exhibe una rápida biodegradabilidad en comparación con otras sustancias, lo que la convierte en una opción especialmente segura para materiales desechables.
Con el fin de alcanzar nuestra meta "natural y cero contaminación", EnCellules ha seleccionado la celulosa como el elemento fundamental para el desarrollo de una variedad de productos. Nuestra adhesión a la sostenibilidad se extiende a nuestros procesos de producción, donde empleamos exclusivamente materiales vegetales, agua y electricidad, evitando el uso de agentes químicos. Este enfoque garantiza el establecimiento de un ciclo permanente de recursos ecológicamente sostenible.
Actualmente, el algodón lidera como la aplicación predominante de la celulosa vegetal. La producción mundial de algodón aumentó a 24.7 millones de toneladas en 2021, constituyendo el 22% del mercado mundial de fibras. No obstante, como destaca la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura, el cultivo de algodón a nivel global conlleva una huella hídrica insostenible, estimada en 1 tonelada métrica de agua por kilogramo de algodón. Con el fin de mitigar el desperdicio de agua, EnCellules emplea hojas de piña como su principal fuente de materiales, requiriendo apenas 0.2 toneladas métricas de agua por kilogramo (Tabla 1)
CULTIVO | |
|---|---|
Por kg | Consúmo de agua (m³) |
Algodón | 9.7 |
Cáñamo | 2.1 |
Piña | 0.2 |
Las fibras vegetales presentan una oportunidad convincente para los materiales compuestos, exhibiendo una combinación única de baja densidad y alta resistencia. Su incorporación en compuestos de FRP no solo mejora las propiedades mecánicas, sino que también ayuda a mantener un perfil de densidad ventajoso. Estas fibras, compuestas predominantemente por células vegetales agregadas, contienen cavidades y espacios que proporcionan una excelente aislamiento térmico. Además, su naturaleza porosa facilita la disipación efectiva de energía externa, incluidas las vibraciones. Investigaciones recientes han destacado las notables características físicas y químicas de las fibras de piña, posicionándolas como un material de refuerzo altamente prometedor en diversas industrias.
Basándonos en nuestros hallazgos, las nanofibras de celulosa exhiben características notables que incluyen propiedades ligeras, alta resistencia y una expansión térmica mínima. En comparación con el acero de hierro, las nanofibras de celulosa poseen una densidad aproximadamente una quinta parte de la primera, mientras que son más de cinco veces más fuertes. Además, su coeficiente de expansión térmica es aproximadamente una cincuentava parte del vidrio, y cuentan con una superficie específica que supera los 250 m2/g
Dadas estas características, los materiales compuestos de fibra vegetal han encontrado aplicaciones en varios componentes automotrices, como los paneles de las puertas laterales de la Serie 5 de BMW. Estos materiales se producen mezclando fibras vegetales en telas no tejidas y posteriormente uniendo con resina. La principal motivación detrás de la utilización de materiales compuestos de fibra vegetal en interiores y exteriores automotrices radica en su capacidad para lograr avances en ligereza, con una densidad de aproximadamente 1.5 g/cm³ en comparación con 2.5 g/cm³ para alternativas de fibra de vidrio (Tabla 2)
Fibras reenforzadas | CNF (celulosa) | Fibra de carbón (PAN) | Fibra de aramida (KevlarⓇ 49) | Fibra de vidrio |
|---|---|---|---|---|
Densidad (g/cm³) | 1.5 | 1.82 | 1.45 | 2.55 |
Módulo de elasticidad (GPa) | 140 | 230 | 112 | 74 |
Fortaleza (GPa) | 3 | 3.5 | 3 | 3.4 |
Coeficiente de expansión térmica (ppm/K) | 0.1 | 0 | -5 | 5 |
Precio (¥/kg) | 400 | 3000 | 5000 | 200~300 |
Recursos sostenibles | ◎ | – | – | – |
Reciclabilidad | ○ | △ | ○ | X |
Suavidad | ○ | X | X | X |
Además, se ha demostrado que la inclusión de fibras vegetales mejora las propiedades mecánicas de los plásticos. Este efecto se ejemplifica a través de experimentos realizados con la adición de fibras de piña a BIOPBS, indicando un notable aumento en la dureza del 35-40% (consultar Figura 1) y un incremento en la resistencia a la flexión del 10-15% (consultar Figura 2). Estos hallazgos abordan directamente las limitaciones de resistencia inherentes de los bioplásticos. Además, se observó un aumento en la temperatura de distorsión térmica de 10-15 grados Celsius (consultar Figura 3). En consecuencia, la integración de fibras de piña en los bioplásticos representa una oportunidad significativa para mejorar tanto sus propiedades mecánicas como su resistencia a la temperatura.
a. 新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）「グリーン・サルティナブルケミカルプロセス基盤技術開発報告書」
b. 日本環境省「セルロースナノファイバー利活用ガイドライン」
c. 張豐丞、張鈞瑋／臺灣大學森林環境暨資源學系「植物纖維及其複合材料」
d. 財團法人塑膠工業技術發展中心
e. 黃元倉，奈米纖維素與塗料
f. Ecological Footprint and Water Analysis of Cotton, Hemp and Polyester, Stockholm Environment Institute, 2005, ISBN 91 975238 2 8
g. Lista de Huella Hídrica de Alimentos
h. Organización para la Alimentación y la Agricultura de las Naciones Unidas
