Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers han digitalizado e interpretado el código genético de la madera, de modo que pueda instruir a una impresora 3D

Tinta de madera para imprimir en 3D productos ecológicos

Redacción Interempresas08/07/2019

Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, han logrado imprimir en 3D con una tinta a base de madera de forma que imita la única ‘ultraestructura’ de este material. Su investigación podría revolucionar la fabricación de productos ecológicos. A través de la emulación de la arquitectura celular natural de la madera, ahora presentan la capacidad de crear productos verdes derivados de los árboles, con propiedades únicas, desde ropa, embalaje y muebles hasta productos para el cuidado de la salud y el cuidado personal.

La forma en que crece la madera está controlada por su código genético, que le confiere propiedades únicas en términos de porosidad, tenacidad y resistencia a la torsión. Pero la madera tiene limitaciones a la hora de procesar. A diferencia de los metales y los plásticos, no puede fundirse ni reformarse fácilmente, sino que debe ser aserrada, cepillada o curvada. Procesos que implican conversión, para hacer productos como papel, cartón y textiles, destruir la ultraestructura subyacente, o la arquitectura de las celdas de madera. Pero la nueva tecnología que ahora se presenta permite que la madera crezca, en efecto, hasta alcanzar exactamente la forma deseada para el producto final, a través de la impresión en 3D.

Al convertir previamente la pulpa de madera en un gel de nanocelulosa, los investigadores de Chalmers ya habían logrado crear un tipo de tinta que podía imprimirse en 3D. Ahora, presentan una gran progresión: interpretar y digitalizar con éxito el código genético de la madera, de modo que pueda instruir a una impresora 3D.

Esto significa que ahora, la disposición de las nanofibrillas de celulosa puede ser controlada con precisión durante el proceso de impresión, para replicar realmente la deseable ultraestructura de la madera. Ser capaz de manejar la orientación y la forma significa que pueden capturar las propiedades útiles de la madera natural.

“Este es un gran avance en la tecnología de fabricación. Nos permite ir más allá de los límites de la naturaleza, para crear nuevos productos sostenibles y ecológicos. Esto significa que los productos que hoy en día ya están basados en los bosques ahora pueden imprimirse en 3D, en un tiempo mucho más corto. Y los metales y plásticos que se utilizan actualmente en la impresión en 3D pueden ser reemplazados por una alternativa renovable y sostenible”, dice el profesor Paul Gatenholm, quien ha dirigido esta investigación en el Centro de Ciencias de la Madera Wallenberg de la Universidad Tecnológica de Chalmers.

Otro avance en investigaciones anteriores es la adición de hemicelulosa, un componente natural de las células vegetales, al gel de nanocelulosa. La hemicelulosa actúa como un pegamento, dando a la celulosa la fuerza suficiente para ser útil, de manera similar al proceso natural de lignificación, a través del cual se construyen las paredes celulares.

La nueva tecnología abre un nuevo campo de posibilidades. Los productos a base de madera podían ahora diseñarse y ‘crecer’ por encargo, en un plazo muy reducido en comparación con la madera natural.

Imitando la arquitectura celular natural de la madera. La versión impresa está a una escala mayor para facilitar el manejo y la visualización, pero los investigadores pueden imprimir a cualquier escala. (Universidad Tecnológica Yen Strandqvist/Chalmers).

El grupo de Paul Gatenholm ya ha desarrollado un prototipo para un concepto de embalaje innovador. Imprimieron estructuras de nido de abeja, con cámaras entre las paredes impresas, y luego lograron encapsular partículas sólidas dentro de esas cámaras. La celulosa tiene excelentes propiedades de barrera al oxígeno, lo que significa que podría ser un método prometedor para crear envases herméticos para productos alimenticios o farmacéuticos, por ejemplo.

“La fabricación de productos de esta manera podría suponer un enorme ahorro de recursos y emisiones nocivas”, afirma. “Imagínese, por ejemplo, si pudiéramos empezar a imprimir embalajes localmente. Significaría una alternativa a las industrias actuales, con una gran dependencia de los plásticos y del transporte que genera CO₂. Los embalajes pueden diseñarse y fabricarse bajo pedido sin desperdicio alguno”.

También han desarrollado prototipos para productos sanitarios y prendas de vestir. Otra área en la que Paul Gatenholm ve un enorme potencial para la tecnología es en el espacio, creyendo que ofrece el primer banco de pruebas perfecto para desarrollar más la tecnología.

“El material fuente de las plantas es fantásticamente renovable, por lo que las materias primas pueden ser producidas en el sitio durante viajes espaciales más largos, o en la luna o en Marte. Si usted está cultivando alimentos, probablemente habrá acceso tanto a la celulosa como a la hemicelulosa”, dice Paul Gatenholm.

Los investigadores ya han demostrado con éxito su tecnología en un taller en la Agencia Espacial Europea, ESA, y también están trabajando con Florida Tech y NASA en otro proyecto, incluyendo pruebas de materiales en microgravedad. “Viajar por el espacio siempre ha actuado como un catalizador para el desarrollo material en la tierra”, dice.

Leer el artículo ‘Materials from trees assembled by 3D printing – Wood tissue beyond nature limits’ (‘Materiales de árboles ensamblados mediante impresión 3D - Tejidos de madera más allá de los límites de la naturaleza’ )publicado en Applied Materials Today. El documento se publicó por primera vez en línea el 1 de marzo de 2019, y la edición impresa se publicó en junio de 2019.