No cabe duda que la búsqueda de los materiales del futuro se encuentra en los niveles nanométricos y que en esa carrera por los supermateriales, el grafeno es la estrella indiscutible por sus excelentes propiedades, a pesar de sus dificultades para su producción en masa a un precio competitivo dentro del mercado. Pero a esta carrera de fondo de los laboratorios y centros de investigación para descubrir y desarrollar nuevos nanomateriales capaces de igualar y/o superar las propiedades del grafeno, se han unido ya algunos competidores como la molibdenita u otros más recientes como la nanocelulosa cristalina. Esta última, la nanocelulosa cristalina, ha suscitado el interés de la comunidad científica por las posibilidades que ofrece para su producción en masa a bajo coste, superando con creces las expectativas de producción y desarrollo del grafeno. Pero para entrar en materia primero cabría preguntarnos:
¿Qué es la nanocelulosa cristalina?
En primer lugar, debemos señalar que se trata de un nanomaterial de origen vegetal, obtenido bien a partir de la compresión de fibras, o bien a través de cultivos naturales por la producción autónoma de distintos tipos de bacterias. Este material no es más que un biopolímero a escala nanométrica compuesto exclusivamente de moléculas de β-glucosa, pero lo más interesante es que esta biomolécula orgánica se encuentra en grandes cantidades formando parte de la biomasa terrestre.
Lo más relevante de este hallazgo es que al igual que ocurre con el grafeno, el desarrollo de la nanotecnología permite el estudio y el conocimiento de propiedades nuevas hasta ahora desconocidas en muchos materiales. En este sentido, entre las novedosas propiedades de este nuevo material estaría la capacidad de multiplicar hasta por ocho la resistencia del acero, su extremada ligereza y su excelente conductividad eléctrica.
¿En que medida la nanocelulosa mejoraría las prestaciones del grafeno?
En principio, nadie lo ha podido demostrar hasta ahora ya que los avances tecnológicos de este material se encuentran en una fase inicial. Entre sus futuras aplicaciones se encuentra el sector de los biocombustibles y la industria farmacéutica, pero también otras como la electrónica donde el grafeno es todo un referente. En opinión de Amador Fernández Velázquez, investigador y colaborador del Massachusetts Institute of Technology a través del ITMA, en Asturias: “Es un buen nanomaterial y posee propiedades electrónicas. Pero no pienso que vaya a competir directamente con el grafeno. Éste seguirá teniendo su entidad porque, por ejemplo, no existe ningún otro material que se pueda aislar con una sola capa”.
Uno de los grandes retos de la nanocelulosa es su producción a gran escala, ya que al igual que ocurre con el grafeno, una limitada producción podría hacer inviable su uso en determinadas aplicaciones tecnológicas. En cambio, la celulosa se encuentra en grandes cantidades en la naturaleza, por lo tanto, el desafío al que se enfrentan los investigadores reside en la sintetización de esa celulosa para obtener nanocelulosa a gran escala.
Hasta ahora, la producción de nanocelulosa no resultaba rentable ya que requería una inversión económica importante, bien para el proceso de compresión de la fibra o bien para abastecer de nutrientes a la bacterias que producen el material de forma natural. En cambio, estos científicos de la Universidad de Texas, con Malcolm Brown como director y miembro del equipo de investigación, han conseguido producir pequeñas cantidades de nanocelulosa mediante un determinado tipo de alga capaz de producir el material de forma natural, sin necesidad de nutrientes. Brown afirma que a pesar de haber conseguido tan solo pequeñas cantidades de nanocelulosa, están modificando genéticamente esta alga original para introducir genes de la bacteria Acetobacter xylinum –usada para hacer vinagre– que ayudarían a producir cantidades ingentes de este nanomaterial. Por otro lado, los costes de producción serían mínimos ya que la producción únicamente requiere agua, luz solar y este tipo de alga para producir de forma natural la nanocelulosa.
Aplicaciones futuras de la nanocelulosa cristalina
Tal y como apuntan los investigadores, las propiedades resistentes, la extremada ligereza y la excelente conductividad eléctrica de la nanocelulosa lo convierten en un material ideal para confeccionar chalecos de protección ultraligeros, pantallas de dispositivos electrónicos e incluso para cultivar órganos humanos. Pero conviene recordar que el desarrollo de este material aún se encuentra en una fase incipiente y que a pesar de que las propiedades de la nanocelulosa cristalina apuntan a determinados campos tecnológicos, es posible que investigaciones futuras amplíen el abanico de aplicaciones a otros sectores hasta ahora impensables. Al respecto Amador Fernández nos recuerda que «al principio, todo el mundo se centraba en las propiedades de resistencia del grafeno, pero luego su gran campo de aplicación ha sido la electrónica».
Datos económicos del negocio de la nanocelulosa cristalina
En opinión de Malcolm Brown, su investigación puede llegar a ser “uno de los descubrimientos más importantes de la botánica” y calcula que este sistema de producción natural estaría en funcionamiento a pleno rendimiento en un plazo aproximado de unos 5 a 10 años.
Tal y como apunta Brown la producción masiva de esta celulosa a escala nanométrica requiere unos costes de producción mínimos ya que se encuentra de forma masiva en la naturaleza. Además, desde el punto de vista medioambiental no sería necesario utilizar árboles enteros para su producción, es decir, se podrían emplear ramas, despieces de la industria maderera e incluso el propio serrín, según afirma el científico del Instituto de Nanotecnología Forestal de la Universidad de Purdue Jeff Youngblood. De hecho, el Ministerio de Agricultura de Estados Unidos invirtió el año pasado 1,7 millones de dólares en la creación de una planta de tratamiento de madera y producción de nanocelulosa cristalina, a través del Laboratorio de Productos Forestales. Según datos del propio gobierno estadounidense, se estima que esta industria moverá la suculenta cifra de 600.000 millones de dólares en el año 2020. El reto reside ahora en demostrar que es posible su producción en grandes cantidades, tal y como afirma Malcolm Brown y demostrar con cifras y resultados económicos que realmente este prodigioso material es más barato.
Imágenes | vía newscientist
