¿Qué son los nanocristales de celulosa?

Se sabe que este material de trabajo empezó a dar sus primeros resultados en 2014, gracias a las investigaciones del equipo liderado por Pablo D. Zavattieri, de la Universidad de Purdue en West Lafayette (Indiana, Estados Unidos); los científicos habían realizado numerosos cálculos usando modelos precisos con base en la estructura atómica de la celulosa, y los resultados de dichos cálculos arrojaban que estos cristales contenían una rigidez o cierta elasticidad de 206 gigapascales (similar a la del acero).

Precisamente a causa de esa propiedad fue que poco a poco los nanocristales de celulosa comenzaron a despertar más interés como objeto de investigación. Y no era para menos, pues tales resultados abrían la posibilidad para el desarrollo de una amplia gama de alternativas de materiales con diversos objetivos, tanto para biomedicina como mecánica o tecnología.

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Esta ilustración muestra los detalles estructurales de los nanocristales de celulosa. Imagen: Universidad Purdue / Pablo Zavattieri.

Este año se han tenido grandes avances en el estudio de dicho cristal, puesto que gracias a la investigadora Araceli García, de la Universidad de Córdoba (España), se ha conseguido producir nanocristales de celulosa a partir de hojas de maíz, que conforman la mayor parte de los desechos agrícolas en el mundo y actualmente no tienen aplicaciones alimenticias, lo que hace todavía más factible y provechoso su uso con este fin.

Según destaca la investigadora:

Los nanocristales de celulosa se suelen fabricar a partir madera, pero la madera no está disponible en todo el mundo. Por otro lado, las hojas de maíz son una materia prima más barata, menos contaminante, más sostenible y sin aplicaciones en alimentación.

Asimismo, se tiene una alta relación de aspecto, es decir, la celulosa extraída de las hojas de maíz tiene una estructura larga y fibrosa con un diámetro muy pequeño, lo que implica un mayor refuerzo a los materiales y, consecuentemente, la necesidad de emplear menores cantidades, lo que además incide en que el costo de producción de los nanocristales de celulosa sea menor.

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Fotografía donde se aprecian hojas de maíz, de las cuales se extrae la celulosa. Imagen: Noticias de la Ciencia y la Tecnología.

Por otro lado, también este año, un grupo de investigadores de la Universidad de Purdue dirigido por Jeffrey Youngblood encontró una nueva función para estos nanocristales: como avanzado revestimiento de barrera para el envasado de alimentos. Los cristales en cuestión tienen ventajosas propiedades, como no toxicidad, biodegradabilidad, alta resistencia, conductividad térmica y transparencia óptica.

Su proceso de fabricación es de rollo a rollo, utiliza sistemas de polímeros a base de agua, por lo que se dispersan fácilmente sobre ésta; lo anterior permite que los fabricantes puedan controlar la estructura para eliminar volumen libre y que el material mejore significativamente su permeabilidad al oxígeno, el dióxido de carbono y el vapor de agua.

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