La lignina demuestra su potencial como precursor sostenible para química industrial

Finalizan con éxito los proyectos LIGNOPRIZED y REDEFINE, ambos focalizados en la obtención de productos de alto valor añadido a partir de lignina.

La actual transición hacia materiales renovables y circulares supone un gran reto científico que la sociedad demanda y necesita: la gran mayoría de los materiales que usamos en nuestro día a día precisan de materiales fósiles derivados del petróleo para su producción. En este sentido, es necesario desarrollar tecnologías que permitan una transición hacia una economía circular y sostenible buscando alternativas a estos materiales de origen fósil.

La lignina, biopolímero natural presente en la madera, ha ganado atención en los últimos años por su disponibilidad, versatilidad y potencial de ser precursor químico en la producción de multitud de compuestos. Sin embargo, su heterogeneidad y difícil tratamiento hacen precisa la investigación para madurar sus aplicaciones industriales y comerciales.

Gracias al expertise de CETIM Centro Tecnológico en química de materiales y en materiales lignocelulósicos, proyectos como LIGNOPRIZED y REDEFINE han finalizado recientemente con exitosos resultados.

LIGNOPRIZED: aplicación multisectorial de lignina modificada en productos de alto valor añadido

Liderado por ENCE, LIGNOPRIZED es un consorcio de 7 empresas involucradas en toda la cadena de valor de la lignina, desde su obtención y purificación a partir de su extracción del licor negro (procedente del proceso de pulpeo kraft) y de biomasa (de diferentes orígenes), hasta su modificación química para su adaptación y desarrollo en aplicaciones de alto valor añadido.

En concreto, el proceso de extracción, purificación y modificación de lignina ha sido desarrollado con éxito por ENCE y Técnicas Reunidas en colaboración con CETIM. Se ha logrado obtener lignina Kraft, y posteriormente modificarla mediante procesos químicos – como sulfometilación y otros-, tanto a nivel de laboratorio como en escalado preindustrial.

A partir de esta lignina sulfometilada se han obtenido productos de alto valor añadido. Por un lado, y en colaboración con Master Builders, plastificantes empleados como base dispersante para aditivos para hormigón. Por otro lado, el empleo de la lignina y sus modificaciones en fillers y compatibilizantes para mejorar la compatibilidad de polímeros con fibras de vidrio, ha permitido sustituir parcialmente los polímeros presentes en las tuberías del grupo gallego ABN Pipe por estas fibras naturales sin pérdida de capacidad ni mecánica ni térmica. También la aditivación de textiles de Grupo ADI con lignina modificada, les ha otorgado propiedades de resistencia frente a la abrasión.

Tras estas aplicaciones en productos presentes en el mercado, puede concluirse que el proyecto LIGNOPRIZED ha finalizado con éxito al sustituir recursos fósiles por recursos naturales residuales, logrando generar productos de alto valor añadido y bajo impacto ambiental.

REDEFINE: una nueva generación de bioproductos de detergencia

Formado por un consorcio de 6 empresas, el objetivo final del proyecto REDEFINE ha sido investigar y desarrollar nuevos ingredientes y formulaciones que engloben funcionalidades avanzadas de limpieza e higienización que puedan aplicarse a una detergencia más respetuosa con el medio ambiente.

En este sentido, CETIM ha investigado con éxito y en colaboración con CARINSA, el encapsulado de fragancias con diferentes propiedades mediante procesos sostenibles y materiales biobasados. Las microcápsulas obtenidas se validaron en productos de detergencia convencionales.

Además, también se han obtenido prometedores resultados en las investigaciones con Grupo ADI en el desarrollo de bio-tensioactivos derivados de lignina con efecto desengrasante, lográndose propiedades mejoradas frente a los comerciales, tanto en términos de menor tensión superficial como de espumabilidad controlada.

En esta línea, e igual que LIGNOPRIZED, el proyecto REDEFINE ha finalizado con éxito logrando nuevas formulaciones de limpieza más sostenibles que las convencionales.

CONTEXTO ¿De dónde sale el licor negro?

La lignina es un polímero orgánico complejo, el segundo más abundante de en la naturaleza. Es la responsable, entre otros, de dar dureza al tronco leñoso y supone entre un cuarto y un tercio del peso de la madera.

En la industria papelera, la madera se somete a un procesado químico y térmico (pulpeo) para obtener la celulosa –el producto objetivo-, resultando un subproducto –llamado “licor negro” por su aspecto- rico en lignina.

Tradicionalmente, la lignina ha sido considerado como un material de baja calidad y bajo valor añadido debida a su complejidad polimérica. En 2010 la industria de la pulpa y el papel produjeron aproximadamente 50 millones de toneladas de lignina, de las cuales solo el 2% fue usado comercialmente para aplicaciones de valor añadido. Es ahora cuando la industria está empezando a descubrir el potencial de la lignina -considerándose incluso que puede llegar a ser el principal recurso aromático de la química industrial del futuro.

La identificación desde CETIM del potencial de mercado que la lignina ofrecía a sus clientes como producto de fuentes secundarias, más allá de su aprovechamiento como combustible, abrió un campo de potenciales aplicaciones industriales que investiga en nuestros laboratorios desde hace casi una década.