Un material hecho de hebras largas y enredadas de celulosa, un componente importante de las paredes celulares de las plantas, se muestra prometedor como refuerzo para los plásticos biodegradables a base de plantas. En 2022, una empresa en Japón comenzó a producir comercialmente esta "nanocelulosa bacteriana" utilizando un proceso de fermentación microbiana.
Kusano Sakko, con sede en el corazón agrícola de Japón en la isla de Hokkaido, lanzó la primera y única fábrica de nanocelulosa bacteriana a escala comercial del país en colaboración con la Universidad de Hokkaido en 2022. El esfuerzo tiene como objetivo acelerar la transición a plásticos biodegradables, así como salvar la histórica industria de la remolacha azucarera de Hokkaido.
Suscripción de residuos
La nanocelulosa bacteriana de Kusano Sakko, patentada y vendida como 'Fibnano', forma un gel blanco que se sintetiza mediante la fermentación de la melaza de remolacha azucarera, un subproducto de la producción de azúcar.
"Usando nuestras técnicas, las hebras de celulosa se enredan y forman una red que fortalece los materiales a los que se agregan", explica Ryo Serizawa, uno de los investigadores de la compañía. Fibnano ya se utiliza como agente espesante en los alimentos, pero las técnicas especializadas de agitación y cultivo celular desarrolladas en Kusano Sakko le han dado una nueva vida para reforzar los plásticos derivados de plantas. "A diferencia de otros productos similares, producidos triturando madera en trozos más pequeños para producir una pulpa, nuestras fibras de celulosa derivadas de bacterias proporcionan un mejor refuerzo, ya que las hebras de celulosa permanecen bastante largas y, por lo tanto, se vuelven fuertemente palmeadas".
Takatomo Kusano, presidente de la compañía, agrega que el cultivo de remolacha azucarera apoya otros cultivos clave en Hokkaido, porque ayudan a suprimir la propagación de enfermedades de las plantas al apoyar microorganismos importantes en el suelo.
Como en muchas partes del mundo, los agricultores de Hokkaido alternan entre diferentes cultivos en los mismos campos, incluida la remolacha azucarera, el trigo, varios frijoles y otras verduras. Sin embargo, la disminución de la demanda de azúcar por parte de los consumidores y, en consecuencia, una caída en la producción de remolacha azucarera, ha sido una amenaza para esta industria agrícola duradera.
"La producción bacteriana de nanocelulosa podría ser una forma de revitalizar la demanda de remolacha azucarera", dice Kusano.
Resina reciclable
Usando Fibnano, Kusano Sakko y la Universidad de Kanazawa también desarrollaron un plástico a base de plantas, llamado Fibnano Resin, que combina Fibnano con acetato de celulosa, un plástico biodegradable común derivado de plantas.
"La fuerza, la resistencia al calor y la facilidad de procesamiento de Fibnano Resin son comparables a los plásticos comunes a base de petróleo. Esperamos usarlo para producir utensilios para comer, recipientes y piezas de automóviles", dice Serizawa. "Fibnano Resin también es más fácil de reciclar, ya que la longitud de las hebras de celulosa significa que se pueden triturar y volver a moldear sin reducir significativamente su efecto de correa y, por lo tanto, la resistencia del plástico. Muchos otros plásticos biodegradables importantes deben descomponerse químicamente hasta el nivel de monómeros que se reciclarán".
Los cambios en la fuente del acetato de celulosa utilizado en Fibnano Resin también están en marcha. "El ingrediente principal típicamente utilizado para crear acetato de celulosa es la madera o el algodón. El objetivo es reemplazarlos con pulpa de remolacha azucarera", explica Serizawa.
La producción de resina Fibnano beneficiaría a Hokkaido al ayudar a mantener la industria de la remolacha azucarera, pero puede tener aplicaciones mucho más amplias. Kusano dice que la investigación de su compañía podría conducir al desarrollo de bioplásticos de muchos cultivos diferentes.
Por ejemplo, las plantas de banano son una fuente potencialmente abundante de rodales largos de celulosa similares a los que se encuentran en Fibnano, dice. "Esperamos utilizar subproductos de muchos cultivos agrícolas locales para ayudar a fabricar plásticos biodegradables para las comunidades locales. Hokkaido es solo el comienzo".
Tomado y traducido de la sección de noticias de la Revista Nature.