Científicos brasileños analizan el potencial de uso de los residuos agroindustriales

El proyecto, enfocado en el empleo de materiales no tóxicos y en la producción sostenible, ha resultado en la creación de placas de fibrocemento y en paneles de aglomerados de biomasa con múltiples finalidades

Por José Tadeu Arantes  |  Agência FAPESP – La transformación de residuos en recursos, el reemplazo de materias primas tóxicas por insumos sanos y la migración de procesos con impacto ambiental hacia la producción sostenible: éstas son algunas de las metas que orientan las reflexiones más avanzadas en el campo de la actividad agroindustrial. Y son también las directrices del Proyecto Temático intitulado “Agroindustrial wastes and their potential use las appropriate materials for housing and infraestructure (Agrowaste)”, coordinado por el ingeniero Holmer Savastano Junior, profesor titular de la Facultad de Zootecnia e Ingeniería de Alimentos de la Universidad de São Paulo (FZEA-USP), con sede en la localidad de Pirassununga, en el interior de São Paulo.

Fruto de un acuerdo de cooperación de la FAPESP con la Agence Nationale de la Recherche (ANR), de Francia, este proyecto reúne a investigadores de la USP y del Departamento de Química de la Université des Antilles (UA), instalada en el departamento ultramarino francés de Guadeloupe (Guadalupe), en el Caribe.

“Desarrollamos dos líneas de investigación: una con compuestos de matriz inorgánica, para explorar la añadidura de cenizas de la quema de biomasa y de fibras de biomasa en una matriz de cemento Portland destinada la producción de placas planas u onduladas de fibrocemento; y la otra con compuestos de matriz orgánica, para explorar la utilización de fibras y partículas de biomasa aglomeradas mediante resina vegetal, para la producción de placas destinadas a la fabricación de embalajes, palés y muebles”, declaró Savastano a Agência FAPESP.

En la “línea inorgánica”, la solución investigada apunta a obtener un producto alternativo al cemento de amianto. Y en la “línea orgánica”, el objetivo es buscar una alternativa a los aglomerados basados en resinas fenólicas. Ambas materias primas –el amianto y las resinas fenólicas– están consideradas como cancerígenas. Especialmente en el caso de la fibra de amianto, existe actualmente una tendencia mundial a su prohibición, ya acatada por 69 países, en atención a las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS). En Brasil, varios estados y municipios han prohibido su uso, pero el proceso de prohibición en todo el territorio nacional se dilata en el Supremo Tribunal Federal (STF).

Prohibidas en diversos países, aunque todavía no en Brasil, las resinas fenólicas también están, por decirlo de algún modo, con sus días contados. Y en este caso, se debe considerar también, aparte de la toxicidad del producto, la insostenibilidad de su producción, que depende del petróleo.

“El cemento de amianto se utilizó durante décadas. Y a lo largo de ese período, la industria se adaptó perfectamente a él. Parecía una solución técnica imbatible, fundamentalmente debido a su bajo costo. Pero el impacto sobre la salud exige ahora la búsqueda de otras fibras de refuerzo menos tóxicas. Nuestro proyecto ha generado resultados con potencial de transferencia tecnológica a las empresas. El fibrocemento puede servir para la fabricación de tejas onduladas, placas planas para tabiques divisorios y otros componentes destinados a la construcción civil. Lo que hicimos no consistió sencillamente en reemplazar a la fibra. Se hicieron necesarios y se efectuaron diversos ajustes en el proceso productivo, en asociación con empresas fabricantes de fibrocemento de Brasil. Por ejemplo, con relación a los métodos específicos de curado del cemento”, afirmó Savastano.

El estudio de la tecnología de curado del fibrocemento, llevado adelante por el investigador, también es objeto de aportes de la FAPESP en el marco del Programa de Apoyo a la Investigación en Asociación para la Innovación Tecnológica (PITE).

Para producir las placas de fibrocemento, se empleó una mezcla de cemento, fibras plásticas y pulpas vegetales. “Apuntamos a utilizar cada vez más cenizas de biomasa en reemplazo del cemento Portland convencional y fibras vegetales en reemplazo de las fibras plásticas”, subrayó Savastano.

Esto configuraría un producto de tercera generación. La primera generación estuvo constituida por el cemento reforzado con fibras minerales. La segunda generación, ya viable, es ésta con cemento, fibras plásticas y pulpas vegetales. La tercera, a la que se llegará paso por paso, mediante ajustes que generen mejoras, consiste en sustituir progresivamente el cemento y las fibras plásticas por cenizas de la quema de biomasa y fibras vegetales, para lograr un material de menor impacto ambiental y más sostenible, de acuerdo con las expectativas ambientales que empiezan a propagarse en la sociedad.

“Cuanto más vegetal, más sostenible”, definió Savastano. “Por eso, un paso próximo, como proseguimiento del proyecto actual que se encuentra en etapa de culminación, consiste precisamente en efectuar los análisis de sostenibilidad, calculando de qué manera el uso progresivo de fibras vegetales influiría sobre variables tales como el consumo de energía en la producción y en la durabilidad del producto final”.

Por ahora, debido a la disponibilidad comercial, las fibras vegetales utilizadas en la investigación aún están constituidas por pulpa de celulosa. “Pero en un país como Brasil estamos en perfectas condiciones de utilizar diversos vegetales fibrosos como fuentes de pulpa. Una alternativa importante en el estado de São Paulo, que es el mayor productor de caña de azúcar, podría estar constituida por el bagazo y la paja de la cañamiel, por ejemplo, utilizables como fuente de fibras y como fuente de cenizas. Si consideramos el territorio nacional como un todo, existen muchas otras alternativas de biomasas no madereras: el sisal, la banana y el bambú, por mencionar tan sólo algunos ejemplos”, recordó el investigador.

El reemplazo de la pulpa de celulosa por el bagazo de la caña, por ejemplo, contemplaría la directriz de transformar residuos en recursos, contribuyendo así a la optimización del proceso agroindustrial. “Lo que actualmente caracterizamos como desechos no puede ser objeto de tal definición. Son materias primas mal aprovechadas. Uno de los objetivos de nuestro proyecto consiste en llevar este tipo de apreciación al segmento empresarial”, comentó Savastano.

Sinergia de investigación

El hecho de que la isla de Guadalupe esté ubicada en la zona tropical, tal como buena parte del territorio brasileño, constituyó un importante factor para la sinergia de los equipos de investigadores de la USP y de la Université des Antilles. La agricultura es el motor de la economía de Guadalupe. Y la caña de azúcar es su principal producto agrícola, junto con la banana. La semejanza climática hace que determinadas soluciones constructivas, especialmente aquéllas en las cuales se emplea la biomasa, estén incorporadas a las culturas tradicionales de aquí y de allá. Por otra parte, la complementariedad de las aptitudes permitió que la interacción entre ambos grupos no se resumiera a hacer más de lo mismo. “Ellos son más fuertes en química, y nosotros somos más fuertes en ingeniería”, resumió Savastano.

“Aún estamos en una curva de aprendizaje”, acotó el investigador. “Por una cuestión de escala, actualmente no lograríamos poner a disposición de la industria un material producido exclusivamente con base en desechos agrícolas. El volumen de la demanda industrial es mucho mayor de lo que seríamos capaces de atender. A menos que fuese para suplir las necesidades de una industria de pequeño porte. De allí el empleo de soluciones intermedias, como la incorporación de fibras plásticas.”

En la “línea orgánica”, orientada a la producción de placas o paneles de material aglomerado, los investigadores también dependen de la compra de la resina vegetal utilizada, constituida de aceite de ricino. “Estamos más enfocados en la biomasa. Y existe un buen motivo para ello, porque la biomasa compone al menos el 85% de la masa del material, mientras que la resina compone tan sólo un 15%. Adquirimos una resina que contempla todas las especificaciones técnicas. Pero aún no dominamos su producción. Para que nuestro proyecto tenga futuro, en la próxima etapa se hará necesario sumar capacidad con relación a esto, mediante la asociación con grupos que dominen esa tecnología”, ponderó Savastano.

Un conglomerante orgánico

Recientemente, el grupo de la USP recibió la consulta de investigadores de la North Carolina A&T State University, de Carolina del Norte, Estados Unidos, que están utilizando desechos de la cría de cerdos para producir un conglomerante orgánico. Y éste es tan sólo un ejemplo de las diversas posibilidades que deben explorarse en lo que se refiere a la resina.

En lo que atañe a la biomasa agregada, los investigadores de la USP han trabajado con cáscara de coco verde, bagazo de caña de azúcar, sisal y hasta bolsas de cemento vacías, desechadas luego de su uso. Estos materiales componen la masa agregada en la resina. Una utilización bien concreta podrá plasmarse en la industria de muebles, mediante el recubrimiento de las placas de material aglomerado con láminas de madera o la aplicación de una película impermeabilizante.

“El potencial de estos paneles es muy grande. Podrá producírselos en múltiples capas, cada una atendiendo a una demanda específica: mecánica, térmica, acústica, estética y así sucesivamente. Y podrán concebirse distintos tipos de placas para usos específicos: en la construcción civil, en mueblería, para embalajes, etc. Y es allí que viene el aporte de la ingeniería, al contemplar factores tales como la resistencia mecánica, la impermeabilización y la durabilidad. Dada la escala de producción, la adopción de materiales alternativos no es algo que se haga con un chasquido de dedos. Cualquier ajuste en el proceso industrial debe ser muy bien investigando para lograr la suficiente consistencia y la confiabilidad de la industria y de los usuarios”, dijo Savastano.