Biocomposites: ¿Pueden generalizarse los aditivos y cargas vegetales?

Los biocomposites –materiales compuestos fabricados con fibras naturales y/o resinas de origen biológico– son cada vez más frecuentes y tienen el potencial de convertirse en el material preferido en el futuro. Su popularidad se debe en gran medida a la creciente preocupación por el medio ambiente, pero también a su versatilidad y excelentes propiedades mecánicas.

Según Future Market Insights, se espera que el mercado mundial de biocomposites aumente a un sólido CAGR del 16%, de 25.000 millones de dólares en 2021 a 128.000 millones de dólares en 2032. Un factor clave que impulsa este crecimiento es la sostenibilidad medioambiental de los materiales. Fabricados a partir de recursos renovables como las fibras naturales, los biocomposites tienen un impacto menor en el medio ambiente que los composites tradicionales derivados de materias primas fósiles o no reciclables.

Una materia prima que últimamente está acaparando una mayor atención es el hueso de aceituna, un subproducto de la almazara. La fabricación de aceite de oliva implica la compresión de la aceituna (entera), lo que produce un residuo sólido de pulpa, piel y huesos fragmentados. En el pasado, los huesos de aceituna crudos se utilizaban principalmente para la combustión.

Según el Consejo Oleícola Internacional, se estima que en la campaña 2021/22 se produjeron 3,1 millones de toneladas métricas de aceite de oliva, un 2,9% más que el año anterior. Esto se traduce en una enorme cantidad de orujo de oliva restante, que viene con ciertos desafíos de eliminación debido a su contenido de grasa y sal. Afortunadamente, han surgido innovaciones y nuevas tecnologías para valorizar este flujo de residuos: los huesos de aceituna pueden convertirse en polvos funcionales de alto rendimiento, aditivos totalmente circulares con propiedades deseables para las modernas fórmulas compuestas.

Se utilizan máquinas especializadas para procesar la torta de aceituna fresca en estado húmedo, y los fragmentos de hueso de aceituna se separan de la pulpa y la cáscara mediante un proceso de centrifugación. A continuación, los fragmentos se limpian mecánicamente, se secan, se tamizan y se micronizan en fracciones de partículas bien definidas. Mediante este complejo proceso de tratamiento, BioPowder recupera polvos de color beige claro y olor y sabor neutros. Estos aditivos naturales, que BioPowder comercializa como Olea FP (Polvos Funcionales), pueden funcionalizarse aún más, lo que los convierte en valiosos componentes para una gran variedad de aplicaciones.

El material base de Olea FP - huesos de aceituna refinados - está compuesto esencialmente de celulosa, hemicelulosa y lignina. Se trata de un material orgánico que destaca entre otras biomasas por sus propiedades únicas. Como resultado, los polvos micronizados de hueso de aceituna son potentes cargas funcionales, fibras de refuerzo y partículas de textura para materiales compuestos. Su incorporación en formulaciones de materiales ofrece un sinfín de posibilidades.

En los compuestos termoplásticos (por ejemplo, PP, PE, PLA, PHA, etc.), los polvos de hueso de aceituna funcionales se incorporan mejor en la fase de premezclado o precalentamiento del proceso de composición. La dispersión suave y la estabilidad de las partículas garantizan una funcionalidad fiable tanto en compuestos convencionales como biodegradables, y se pueden obtener resultados similares en filamentos para impresión 3D.

En compuestos de resina termoestables, Olea FP puede añadir propiedades de refuerzo además de efectos de textura únicos. Los tamaños de grano a medida y las partículas coloreadas abren nuevas puertas a la bioinnovación, como en el campo de los compuestos de metacrilato de metilo (MMA) o los revestimientos epoxídicos.

Los subproductos del aceite de oliva reciclado son biodegradables, seguros y se producen de forma sostenible a partir de residuos del procesado de alimentos.

El caucho es una de las principales fuentes de microplásticos, sobre todo por la abrasión de los neumáticos de los vehículos o las suelas de los zapatos. Rellenar los compuestos de caucho sintético con polvos naturales de hueso de aceituna puede ayudar a reducir el impacto ambiental y, al mismo tiempo, mejorar la vida útil y las propiedades mecánicas.

Y en los compuestos cementosos, como el hormigón armado, el polvo de hueso de aceituna puede potenciar la adherencia y el acabado superficial del material, al tiempo que añade resistencia y durabilidad. Lo mismo ocurre con los compuestos cerámicos, en los que las partículas son también eficaces potenciadores de la porosidad.

Fuente de la imagen: Valvez,S.;Maceiras,A.; Santos, P.; Reis, P.N.B. Huesos de aceituna como relleno para compuestos a base de polímeros: A Review. Materials 2021, 14, 845. https://doi.org/10.3390/ma14040845

Se ha descubierto que los polvos funcionales de hueso de aceituna poseen propiedades mecánicas deseables que lo convierten en un candidato potencial para su uso en la industria de los composites.

Ventajas de los polvos funcionales de hueso de aceituna para aplicaciones de compuestos:

• Alta resistencia a la compresión y a la abrasión. Con una dureza de aproximadamente 3,5 en la escala de Mohs, las partículas fabricadas a partir de huesos de aceituna pulverizados pueden soportar el desgaste. Esto las hace especialmente adecuadas para compuestos portantes con una larga vida útil.
• Peso ligero. La densidad de los polvos de hueso de aceituna es sólo una fracción de la densidad de las cargas inorgánicas, como los polvos minerales o metálicos. Esto los convierte en una solución muy solicitada para piezas compuestas ligeras que a menudo se necesitan en la industria automovilística, naval o aeroespacial.
• Estabilidad térmica y aislamiento. Las partículas Olea FP están diseñadas para composites que se fabrican a altas temperaturas de proceso o que deben ser resistentes térmicamente. Además, presentan propiedades de retención del calor superiores a la media que pueden aprovecharse en los compuestos para la construcción.
• Funcionalización versátil de la superficie. Las partículas de hueso de aceituna tienen una superficie reactiva, formada principalmente por grupos hidroxilo. En las aplicaciones de compuestos, este efecto puede aprovecharse o suprimirse mediante la funcionalización de la superficie. BioPowder ofrece tratamientos de superficie a medida para garantizar una excelente compatibilidad de Olea FP con diferentes productos químicos.
• Huella de carbono optimizada. Las partículas de hueso de aceituna se fabrican de forma 100% mecánica, es decir, siendo la electricidad la principal utilidad requerida. El uso de agua es mínimo y la producción no genera residuos. Y lo que es más notable, el olivo es una de las plantas que fijan mayores cantidades de CO₂. Está demostrado que se produce aproximadamente 1,5 kg de CO₂ por litro de aceite de oliva virgen extra. Sin embargo, un olivar puede absorber hasta 10 kg de CO₂ mientras cultiva la cantidad equivalente de aceitunas.

Aunque todavía queda trabajo por hacer para que los biocomposites se conviertan en la norma y no en la excepción, hay indicios que sugieren que la industria avanza en la dirección correcta. La evaluación del ciclo de vida se ha convertido en una norma del sector, y la huella de carbono de las materias primas, en un criterio central para las decisiones de compra. En medio de la diversidad de fórmulas de biocompuestos, los fabricantes y los usuarios finales valoran cada vez más la compostabilidad frente a la degradabilidad industrial y la base vegetal frente a la fósil. Con esto en mente, BioPowder espera asociarse con empresas para crear un mundo mejor para las generaciones futuras.