Valorización de corteza de pino radiata

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Acostumbrados a trabajar la madera en todo su esplendor, la industria forestal tiene el gran desafío de desarrollar nuevos productos y ya existe investigación avanzada en lo referente a la biomasa y específicamente a la corteza del pino radiata. En este sentido, Alex Berg, Doctor en Ciencias Naturales e investigador de la de la Unidad de Desarrollo Tecnológico (UDT) de la Universidad de Concepción -centro de investigación y desarrollo aplicado cuyo foco es la bioeconomía- ha realizado investigación fundamental y aplicada para crear soluciones tecnológicas y nuevos productos, desarrollando interesantes aportes en el uso de biomasa.

“Un rollizo de pino radiata tiene en promedio un 17% de masa de corteza. Parte de este material se desprende durante la cosecha y el transporte, de manera que aproximadamente un 10% llega a los aserraderos y se separa mediante descortezadores. Si consideramos una cosecha de 23 millones de metros cúbicos anuales, la masa de corteza supera el millón de toneladas en base seca. Se trata, en consecuencia, de un recurso muy masivo y el uso que se le da en la actualidad se restringe a alimentar calderas industriales con un muy bajo valor agregado. Su precio de comercialización no supera los 50 dólares por tonelada en base seca, en el lugar de uso,” explica Berg.

¿Qué funciones cumple la corteza del pino?

Cumple múltiples funciones, entre ellas, el floema o corteza interna transporta los nutrientes orgánicos e inorgánicos producidos por las hojas hasta el resto del árbol y la ritidoma o corteza externa, constituida por las células muertas, impide la pérdida excesiva de agua y protege a la planta del ataque de patógenos, las inclemencias del clima y los rayos UV. Durante millones de años la morfología y composición de la corteza fue evolucionando de distinta manera en cada especie, por lo que se trata de un material muy diverso y heterogéneo.

En la UDT de la Universidad de Concepción hemos caracterizado y evaluado distintas alternativas de uso de la corteza de pino radiata. Las dos aplicaciones más promisorias se refieren a la extracción taninos, para aplicarlos como componente de adhesivos de madera, y la descomposición térmica de la corteza, para liberar componentes bioactivos y separarlos para producir biocidas.

Extracción y aplicación de taninos

Berg explica que la corteza de pino radiata contiene entre un 10 y 20% de taninos solubles en agua y alcoholes de bajo peso molecular, dependiendo de la edad del árbol, el diámetro del rollizo, la época del año y el lugar de crecimiento, entre varios otros factores. Los taninos se conocen hace mucho tiempo por su capacidad de curtir pieles. Sin embargo, a esta característica cabe añadir que atrapan o “quelan” diversos metales, muestran propiedades antioxidantes y pueden formar materiales rígidos si se les polimeriza. “En función de ello, son nuevas materias primas para fabricar pinturas anticorrosivas, constituyen aditivos alimenticios para personas y animales, y son la base de una nueva generación de adhesivos y plásticos biobasados. Todo ello abre nuevas alternativas de uso de la corteza en aplicaciones de alto valor agregado,” agrega Berg.

La extracción de estos taninos suele realizarse con agua y algunos aditivos, para aumentar el rendimiento. La tecnología tradicional consiste en un proceso discontinuo de 5 a 8 etapas, operado en contracorriente. Cada etapa se realiza en 60 a 90 minutos, por lo que el proceso completo suele durar 9 horas.

En este sentido, el grupo de trabajo en UDT desarrolló una tecnología alternativa que consiste en la impregnación de la corteza con vapor y un posterior prensado. “Esta secuencia la realizamos en dos oportunidades y en forma continua. Las grandes ventajas de nuestra tecnología es que el tiempo de residencia se reduce a 20 minutos, puede ser operada a pequeña escala, la inversión es baja y la concentración de los licores resultantes es aproximadamente el doble de aquélla obtenida con la tecnología tradicional. Contamos con una planta demostrativa que procesa un metro cúbico de corteza/hora”, explica el investigador, que agrega “el licor de extracción lo obtenemos con una concentración de entre un 5 y 10% de sólidos. Esta solución la concentramos hasta un 40%, para usarla como componente de adhesivos. La solución que desarrollamos junto a la empresa Resinas del Bio Bío (REBISA) apunta al reemplazo de los adhesivos urea y fenol formaldehído, para la fabricación de tableros de partículas y MDF, por un lado, y OSB y contrachapados, por otro. Hemos usado diversas formulaciones adhesivas para aplicaciones a nivel de laboratorio, piloto e industrial.”

¿Cuáles son las proyecciones de esta aplicación?

Estamos confiados en que la tecnología de extracción mencionada y el uso de taninos para la fabricación de adhesivos se aplicará en un futuro mediano a nivel industrial. Chile tiene condiciones privilegiadas para encabezar este desarrollo, debido a que cuenta con corteza de pino radiata, una materia prima apta para la obtención de taninos, tanto por los altos rendimientos como por las características químicas de estos compuestos. Además, en los aserraderos nacionales se genera corteza de una sola especie, a diferencia de otros países, donde se procesa distintas especies y, consecuentemente, la corteza es muy heterogénea.

Separación de extraíbles biocidas

Junto a los taninos, la corteza contiene una proporción de compuestos de naturaleza más apolar, los que protegen al árbol contra agentes bióticos y abióticos. Aprovechando esta propiedad, el grupo de trabajo de la UDT de la Universidad de Concepción está desarrollando un protector de madera basado en el líquido que se obtiene al tratar térmicamente la corteza en ausencia de oxígeno, proceso conocido como pirolisis, “la que se realiza a temperaturas entre 300 y 700°C y sus productos son gases combustibles, un líquido o “bio-oil” y un sólido carbonoso, denominado “biochar”. Los rendimientos y distribución de productos gaseosos, líquidos y sólidos dependen de la materia prima y de las condiciones de proceso, principalmente, de la temperatura y los tiempos de residencia,” explica Alex Berg.

¿Y qué usos se le puede dar a estos elementos?

El biochar es un material carbonoso con alto potencial para desarrollar carbones activados de alto valor comercial o, en su defecto, puede ser utilizado como adsorbente, mejorador de suelos o combustible.

Por su parte, el bio-oil está compuesto por una fracción acuosa y otra apolar, rica en hidrocarburos lineales de cadena larga. Mediante extracción con solventes separamos ambas fracciones:

  • El extracto acuoso tiene un alto contenido de fenoles y su alta capacidad antioxidante le confiere propiedades de protección contra radicación UV y hongos.
  • El extracto apolar, por su parte, tiene un aspecto ceroso y repele el agua, por lo que puede usarse como hidrofobizante para recubrimientos.

Dado las propiedades mostradas por este bio-oil de corteza de pino y sus extractos purificados, estamos trabajando junto a la empresa Química Hewstone en el desarrollo de aditivos fotoestabilizadores UV e hidrorrepelentes para recubrimientos de madera de poro abierto o lasur, tanto de resinas en base a solvente y como en base a agua (recubrimientos de última generación). Los resultados logrados a la fecha muestran un buen desempeño, por lo que estamos confiados que lograremos desarrollar recubrimientos de madera de usos exteriores competitivos y más amigables con el medio ambiente.

 Nuevas oportunidades para el sector forestal

Alex Berg, Ingeniero Civil Químico y Doctor en Ciencias Naturales de la Unidad de Desarrollo Tecnológico (UDT), Universidad de Concepción

En Chile contamos con un patrimonio forestal importante: Más de 2,5 millones de hectáreas de plantaciones de rápido crecimiento, 12 millones de hectáreas de bosque nativo de una belleza asombrosa y diversa; una industria primaria pujante, profesionales y técnicos especializados, e instituciones de I+D+i creativas e innovadoras. Sin dudas, ¡somos privilegiados! Es más, el esfuerzo de varias generaciones de trabajadores y ejecutivos ha hecho posible que el sector forestal sea un importante pilar económico del país. Con exportaciones de productos forestales de 5 mil millones de dólares anuales, el bosque chileno es una fuente de riqueza y oportunidades.

En función de lo anterior, ¿seguimos adelante como hasta ahora, continuamos caminando por la misma senda de desarrollo, seguimos invirtiendo en aquello que tan bien sabemos hacer? Sin dudas, esta es una posibilidad, pero también existen alternativas, probablemente más creativas, más desafiantes y más auspiciosas. De hecho, el fin paulatino de la era del petróleo abre nuevas posibilidades para nuevos procesos y productos innovadores biobasados. El reemplazo de los productos plásticos de un solo uso por fibras de celulosa es una buena oportunidad; también la introducción de adhesivos verdes en reemplazo de las resinas tradicionales polimerizadas con formaldehído y el desarrollo de antioxidantes, biocidas y gelificantes en base a materias primas forestales.

La sustentabilidad forestal ya no depende sólo de la rentabilidad económica de las industrias que lo componen, sino también de la huella ecológica que sus actividades, del cumplimiento estricto de normas y buenas prácticas ambientales, y de la valoración del sector, por parte de la ciudadanía. El pilar económico es sólido; los pilares ambiental y social, por el contrario, requieren de nuestra urgente atención.