La Universidad de Alicante (UA), junto a la Universitat Politècnica de València (UPV), presenta una nueva tecnología capaz de transformar lignina, uno de los compuestos orgánicos más abundantes del mundo, en vainillina y materiales biodegradables. El trabajo, publicado en la revista Nature Communications, propone el aprovechamiento sostenible de residuos vegetales e identifica alternativas a los recursos fósiles que actualmente abastecen a la industria química.
La tecnología liderada por los investigadores de la UA es un fotocatalizador basado en antraquinona, un material económico y estable que se activa con luz ultravioleta y rompe de forma selectiva los enlaces más abundantes de la lignina. Este polímero orgánico constituye cerca del 30 % de la biomasa vegetal y es uno de los grandes retos pendientes de las biorrefinerías por su elevada complejidad química. Los métodos convencionales suelen generar mezclas muy heterogéneas difíciles de separar y aprovechar.
“En este estudio presentamos una tecnología que permite transformar la lignina en productos de alto valor añadido utilizando únicamente luz y condiciones ambientales”, explica el investigador principal del trabajo, Néstor Guijarro. En concreto, el fotocatalizador es capaz de capturar luz y emplear esa energía para fragmentar selectivamente la lignina. “Asimismo, hemos integrado este sistema en un reactor de flujo, lo que permite llevar a cabo el proceso de forma continua, eficiente y escalable”, añade el investigador de la UA.
Como resultado, tras el procesamiento de la lignina, han obtenido como producto principal la vainillina, la molécula responsable del aroma de la vainilla, con un rendimiento récord del 7,1 % en peso, que equivale a extraer el 94 % de todas las unidades monoméricas aromáticas. Esta sustancia orgánica es muy demandada en las industrias alimentaria, cosmética y química.
Otro de los avances que presenta la innovación es el aprovechamiento integral del residuo generado. “Los fragmentos de lignina que permanecen tras el proceso se han empleado por primera vez como plastificantes biodegradables que pueden procesarse mediante impresión 3D”, destaca Guijarro.
Las pruebas realizadas en laboratorio muestran que estos aditivos mejoran la flexibilidad, la resistencia y la memoria de forma del material sin comprometer su procesabilidad. De hecho, los investigadores han impreso objetos como una carcasa de móvil biodegradable con las mismas funcionalidades que las habituales.
Este trabajo, apunta el investigador de la UA, “representa un avance significativo hacia el aprovechamiento integral de la lignina y sienta las bases tecnológicas para el desarrollo de una nueva generación de biorrefinerías más sostenibles, eficientes y orientadas al valor, en línea con los objetivos europeos de transición ecológica y economía circular”.
Plastificantes de alto rendimiento
Liderado por el Instituto Universitario de Electroquímica de la UA, el estudio cuenta con la participación del Instituto Universitario de Tecnología de Materiales (IUITM) de la UPV, el centro tecnológico VTT de Finlandia y la Universidad de Salzburgo (Austria).
El trabajo del equipo del IUITM del campus de Alcoy de la UPV se ha centrado en la obtención, a partir del residuo que se genera en el proceso desarrollado por la UA, de plastificantes de alto rendimiento, de origen renovable y biodegradables. En concreto, para uno de los biopolímeros que está más introducido a escala industrial, el ácido poliláctico o PLA.
“El subproducto o residuo generado lo aprovechamos para plastificar PLA con propiedades muy interesantes, como por ejemplo la memoria de forma, flexibilidad y capacidad de incorporar en procesos de fabricación aditiva con unos acabados muy parecidos a la madera”, apunta Rafael Balart, investigador del IUITM-UPV.