Un equipo de investigación del Centro en Tecnología de Productos y Procesos Químicos (Pro2TecS) de la Universidad de Huelva ha transformado la paja de trigo en un aditivo que logra lubricantes más estables y ecológicos o refuerza las propiedades del asfalto.
El estudio, financiado a través del proyecto ‘GreenAsphalt’ de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía y el Programa Europeo FEDER y el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (MCIN) y la Agencia Estatal de Investigación (AEI), contribuye a la economía circular aprovechando los residuos agrícolas y convirtiéndolos en un material con mejores prestaciones que los actuales de origen fósil, más contaminantes.
Los investigadores lograron modificar la pasta de celulosa, un compuesto que forma parte de la pared celular de las plantas, para convertirla en un espesante natural. Al mezclar este nuevo producto con aceite de ricino, de origen vegetal, muy común, crearon una sustancia parecida a una grasa industrial, como las que se usan para lubricar motores, rodamientos o engranajes.
En el artículo ‘Silylation of wheat straw cellulose pulp for its valorization as rheology modifier of industrial hydrophobic fluids: Cases of castor oil and bitumen’ de la revista Carbohydrate Polymers exponen cómo también puede reforzar el asfalto que se usa en carreteras, haciéndolo más resistente al calor y al desgaste.
Actualmente, muchas grasas industriales se hacen con litio, un metal con una alta demanda debido a su utilización para la fabricación de baterías y cuya extracción genera un alto impacto ambiental. Además, el asfalto tradicional requiere aditivos derivados del petróleo para mejorar su resistencia. “Este nuevo material, sin embargo, se fabrica a partir de residuos agrícolas, la paja de trigo y aceites vegetales, lo que lo hace mucho más sostenible. Es biodegradable, renovable y aprovecha un subproducto que normalmente se quema tras la cosecha, lo que genera contaminación”, indica a la Fundación Descubre, organismo dependiente de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación, el profesor del área de Ciencias de los Materiales de la Universidad de Huelva José Enrique Martín Alfonso, autor del artículo.
La clave del proceso está en una reacción llamada sililación, que consiste en la modificación de la estructura química del material y en la mejora de sus propiedades fisicoquímicas. “Hemos sido pioneros en la aplicación de esta reacción para su uso en la creación de este aditivo, logrando mejores resultados que con otros métodos anteriores”, añade el autor.
El equipo de investigación del Centro en Tecnología de Productos y Procesos Químicos (Pro2TecS) de la Universidad de Huelva que lleva a cabo el proyecto.
Del campo a la industria
La materia de la que parten es pasta celulósica, un polímero natural, una macromolécula que se puede comparar con una cadena formada por eslabones, los monómeros. Cada uno de ellos contiene tres grupos hidroxilos (OH), que se disuelven bien en agua, pero mal en otros medios como los aceites o el betún. Así, se sustituyen esos OH por grupos de silicio, que provocan que la molécula repela el agua; es decir, que sea hidrofóbica y así se pueda mezclar muy bien con estas sustancias.
En este caso, los expertos convirtieron, en primer lugar, la paja de trigo en una pasta con el mismo proceso que se utiliza para hacer papel. Una vez depurada la pasta celulósica, la modificaron mediante la reacción de sililación con grupos de silicio. El resultado es un aditivo con propiedades gelificantes o estructurantes, un nuevo producto que ha transformado sus propiedades logrando ser repelente al agua, compatible con aceites y asfaltos.
El aditivo conseguido se mezcla con aceite de ricino para formar la dispersión, un lubricante semisólido, o se incorpora al asfalto, otorgándole más resistencia. Los ensayos mostraron que la grasa industrial resultante tenía una resistencia al desgaste mucho menor a las comerciales de litio. Además, el betún modificado aguanta mejor el calor y es más elástico, con lo que se deforma menos con el rodaje.
Residuos útiles
Las técnicas en las que se han basado para las comprobaciones han sido la microscopía electrónica, con la que han podido examinar la estructura de la fibra, el análisis térmico y pruebas de fricción y desgaste, con los que constataron su estabilidad a altas temperaturas y su comportamiento bajo presión, respectivamente. Por último, confirmaron las propiedades resultantes mediante ensayos reológicos, que son los que permiten medir la elasticidad y fluidez de las grasas y asfalto modificado.
El equipo continúa sus trabajos y tiene planteado probar este material en condiciones reales, como en maquinaria, vehículos y tramos de carretera. También están estudiando otros residuos agrícolas, como el bagazo de caña o los restos del maíz. Su objetivo es lograr nuevos productos que reduzcan el uso de contaminantes y se aprovechen residuos hasta ahora infrautilizados.
