MFC-PROD: Obtención de nanofibras a escala piloto a partir de fuentes residuales y validación en industria del envase de papel y cartón y plástico
El proyecto MFC_PROD 2017 se centra la obtención de nanocelulosa a partir de fuentes alternativas y posterior validación como agente de refuerzo mediante su incorporación en productos de papel, cartón y plástico destinados a aplicaciones de gran volumen.
Contexto
La celulosa es uno de los materiales renovables más abundantes y disponibles para la producción de productos industriales empleados tradicionalmente en la fabricación de papel, cartón, composites plásticos y/o productos de higiene. A partir de las fibras de celulosa y tras un tratamiento específico es posible obtener la nanocelulosa.
Los residuos agroindustriales y papeleros son una fuente de celulosa que actualmente está infravalorada y las investigaciones actuales están enfocadas en la utilización de estos residuos para la obtención de la nanocelulosa, lo que supone una ventaja tanto desde el punto de vista medioambiental como económico, consiguiendo la minimización de residuos y el desarrollo de productos de alto valor añadido.
La nanocelulosa presenta un módulo de Young que puede alcanzar los 135GPa con una densidad de 1.5g/cc (el acero tiene un módulo de Young de unos 200GPa con una densidad aproximada de 7.8g/cc), es por tanto un material altamente resistente y muy ligero. Estas características entre otras hacen de las nanocelulosas materiales muy interesantes desde el punto de vista de la ingeniería de materiales.
Aunque la tecnología de producción y aplicación de nanofibras de celulosa no es aún 100% comercial, se están produciendo a escala piloto y precomercial. Además, ya existen algunas aplicaciones comerciales utilizando nanocelulosas que en 2016 han entrado en etapas comerciales, aunque todavía no se han desarrollado sus potenciales completos.
En los últimos años las más importantes industrias papeleras a nivel internacional y centros de investigación en envase y embalaje europeos (entre ellos ITENE) han apostado por la producción y aplicación de las nanocelulosas para distintos sectores, entre ellos principalmente el sector envase y embalaje.
Objetivos
- Obtener “nanofibras de bajo coste” cambiando la materia prima de partida y aprovechando el conocimiento adquirido en pre-tratamientos durante el año 2016.
- Establecer índices de calidad de las nanocelulosas obtenidas en la planta piloto.
- Aplicar las MFC obtenidas en papel y cartón con el fin de mejorar distintas propiedades del papel, estas propiedades serán principalmente: resistencia mecánica, permeabilidad y acabado superficial.
- Ampliar el conocimiento sobre el diseño de nuevas tecnologías de producción de composites de MFC-polímeros termoplásticos, aditivando la MFC en húmedo, reduciendo así los costes del secado y manteniendo la estructura y morfología de la fibra en el composite.
Resultados
- Disponer de un proceso a escala piloto optimizado de extracción de nanofibras a partir de residuos papeleros y agrícolas.
- Establecer y definir índices de calidad de las MFC obtenidas en planta.
- Obtener papeles y composites reforzados con las nanofibras de celulosa, alcanzando mejoras de más del 100% en la permeabilidad de los papeles reforzados con MFC y de más del 30% en las propiedades mecánicas de los composites desarrollados.
- Trabajo para la solicitud de una patente que engloba distintos desarrollos para uso de nanocelulosa como agente de refuerzo para la mejora de envases de distintas familias: composites plásticos y/o papel y cartón.
