Obtener el aroma de la vainilla a partir de residuos vegetales y aprovechar el material sobrante para fabricar plásticos biodegradables imprimibles en 3D ya es posible gracias a una tecnología desarrollada por investigadores de la Universidad de Alicante (UA) y la Universidad Politécnica de Valencia (UPV).
El avance, publicado en la revista científica Nature Communications, permite transformar la lignina, uno de los compuestos orgánicos más abundantes del planeta, en vainillina, la molécula responsable del aroma característico de la vainilla. Además, los residuos resultantes del proceso pueden reutilizarse para producir materiales biodegradables con aplicaciones industriales.
La investigación abre nuevas vías para el aprovechamiento sostenible de residuos vegetales y plantea alternativas a los recursos fósiles que actualmente abastecen a buena parte de la industria química.
Una nueva forma de aprovechar la lignina, uno de los mayores retos de las biorrefinerías
La tecnología desarrollada por el equipo de la Universidad de Alicante se basa en un fotocatalizador de antraquinona, un material económico y estable que se activa mediante luz ultravioleta.
Su función consiste en romper de forma selectiva los enlaces químicos más abundantes de la lignina, un polímero natural que representa cerca del 30% de la biomasa vegetal y cuya complejidad química ha dificultado históricamente su aprovechamiento industrial.
Los métodos convencionales suelen generar mezclas muy heterogéneas y difíciles de separar, lo que limita el valor añadido que puede extraerse de este recurso renovable.
“En este estudio presentamos una tecnología que permite transformar la lignina en productos de alto valor añadido utilizando únicamente luz y condiciones ambientales”, explica Néstor Guijarro, investigador principal del trabajo.
En concreto, el fotocatalizador captura la energía lumínica y la emplea para fragmentar selectivamente la lignina. “Asimismo, hemos integrado este sistema en un reactor de flujo, lo que permite llevar a cabo el proceso de forma continua, eficiente y escalable”, añade el investigador de la UA.
Rendimiento récord para producir vainillina
Uno de los resultados más destacados del estudio es la obtención de vainillina como producto principal del proceso. Los investigadores alcanzaron un rendimiento récord del 7,1 % en peso, equivalente a recuperar el 94 % de todas las unidades monoméricas aromáticas presentes en la lignina. Se trata de un dato especialmente relevante para una sustancia ampliamente utilizada por las industrias alimentaria, cosmética y química.
La posibilidad de producir vainillina a partir de biomasa vegetal residual podría contribuir a reducir la dependencia de materias primas fósiles y reforzar modelos de producción más sostenibles.
El residuo restante se convierte en plástico biodegradable para impresión 3D
La innovación no termina con la obtención de vainillina. El equipo científico también ha conseguido valorizar el material que permanece tras el proceso químico.
“Los fragmentos de lignina que permanecen tras el proceso se han empleado por primera vez como plastificantes biodegradables que pueden procesarse mediante impresión 3D”, destaca Guijarro.
Las pruebas realizadas en laboratorio muestran que estos aditivos mejoran la flexibilidad, la resistencia y la memoria de forma de los materiales sin afectar negativamente a su procesabilidad.
Como demostración práctica, los investigadores fabricaron mediante impresión 3D distintos objetos, entre ellos una carcasa de móvil biodegradable con prestaciones equivalentes a las de las fundas convencionales.
Plastificantes biodegradables para el bioplástico PLA
El estudio ha sido liderado por el Instituto Universitario de Electroquímica de la Universidad de Alicante y ha contado con la participación del Instituto Universitario de Tecnología de Materiales (IUITM) de la UPV, el centro tecnológico VTT de Finlandia y la Universidad de Salzburgo.
La contribución del equipo del campus de Alcoy de la UPV se ha centrado en transformar el residuo generado durante el proceso en plastificantes de alto rendimiento para ácido poliláctico (PLA), uno de los bioplásticos con mayor implantación industrial.
“El subproducto o residuo generado lo aprovechamos para plastificar PLA con propiedades muy interesantes, como por ejemplo la memoria de forma, flexibilidad y capacidad de incorporar en procesos de fabricación aditiva con unos acabados muy parecidos a la madera”, apunta Rafael Balart, investigador del IUITM-UPV.
Un paso hacia una nueva generación de biorrefinerías
Más allá de los resultados concretos, el trabajo demuestra que es posible aprovechar prácticamente todas las fracciones de la lignina para generar productos de valor añadido.
Según Guijarro, este avance “representa un avance significativo hacia el aprovechamiento integral de la lignina y sienta las bases tecnológicas para el desarrollo de una nueva generación de biorrefinerías más sostenibles, eficientes y orientadas al valor, en línea con los objetivos europeos de transición ecológica y economía circular”.
