Nuevos Biomateriales producidos a partir de los recursos forestales

A medida que el ritmo de las nuevas tecnologías se acelera y sigue generando oportunidades de mercado viables para productos bioquímicos, los biocombustibles y otros productos de base biológica, materias primas de madera jugarán un papel importante como una materia prima abundante, flexible y valiosa. Recientemente hemos informado sobre el avance del Royal Institute KTH de Tecnología de Suecia en el desarrollo de las ventanas a base de madera y paneles solares, y un informe reciente confirma que los investigadores de la Universidad de Clemson se presiente un mercado totalmente nuevo para los biomateriales producidos a partir de residuos forestales: piezas de automóviles .

El nuevo estudio, dirigido por Srikanth Pilla de Clemson en colaboración con investigadores del Laboratorio de Productos Forestales del USDA Forest Service en Madison, Wisconsin, tiene como objetivo convertir los árboles que se eliminan durante los proyectos de restauración forestal en piezas de automóviles, que incluirán los parachoques y guardabarros. El Departamento del Instituto Nacional de Alimentación y la Agricultura de la Agricultura de Estados Unidos está financiando el proyecto de investigación $ 481.000 durante cinco años. La investigación de Pilla se basa fuera del Centro Internacional de la Universidad de Clemson de Investigación Automotriz en Greenville, Carolina del Sur.

La investigación en sí es el medio ambiente de principio a fin, y el equipo prevé la mayor parte de las materias primas de madera utilizados en la producción proveniente de entresacas forestales durante el manejo rutinario de los bosques de trabajo. Como hemos señalado recientemente , la eliminación de este exceso de material de la selva ayuda a prevenir incendios forestales catastróficos; los investigadores no tendrán necesidad de talar árboles sanos que podrían ser utilizados para otros fines, Pilla añadido.

El equipo va a convertir algunos de estos árboles en suspensiones líquidas de diminutas estructuras similares a varillas con un diámetro 20.000 veces más pequeños que el ancho de un cabello humano. Pilla está utilizando estas diminutas estructuras, conocidas como los nanomateriales celulósicas, para desarrollar nuevos materiales compuestos que podrían ser en forma de piezas de automóviles con una mejor resistencia. Las piezas de automóviles también serían biorenewable, lo que significa que podrían ir a una planta de compostaje en lugar de un vertedero como la mayoría de las piezas que no pueden ser reutilizados. La investigación podría ayudar a los fabricantes de automóviles cumplen con las normas de reciclaje de automóviles que se han adoptado en Europa y podrían ser adoptadas por los Estados Unidos en el futuro.

Srikanth Pilla (izquierda) trabajará en un proyecto de investigación del USDA que tiene como objetivo desarrollar materiales compuestos derivados de materias primas de madera para su uso en la industria de auto partes. (Foto: Craig Mahaffey)

Pilla no es ajeno a la solución creativa de problemas, ya que se ha establecido como un experto en el diseño de piezas de automóviles de nueva generación; ganó el Premio Ingeniero 2016 Robert J. Hocken Joven Sobresaliente de fabricación por parte del estudiante sin fines de lucro y la organización profesional de Sociedad de Ingenieros de Manufactura (SME). También se está acercando al final del primer año de un $ 5,81 millones, subsidio por separado de cinco años desde el Departamento de Energía. Como parte de esa investigación, Pilla y su equipo están desarrollando puertas ultraligeros esperados para ayudar a los fabricantes de automóviles en su carrera para cumplir con los estándares federales de economía de combustible.

Beneficios de las piezas de automóvil derivados de Biomateriales

Los beneficios en costos

Pilla cree que los materiales compuestos que se están creando a partir de recursos de madera para hacer los parachoques y guardabarros serán menos propensos a distorsionar o romper con el impacto. «Ellos van a absorber la energía y permanecerán intactas», dijo.»Usted no tendrá que reemplazarlos porque no habrá ningún daño en absoluto. Las piezas hechas con materiales actuales podrían resistir un impacto. Estos se resistirán a tres o cuatro impactos «.

Un parachoques o guardabarros que pudiera sobrevivir a múltiples accidentes y aún realizar crearía un enorme valor no sólo para los propietarios de automóviles, sino también para la industria de seguros, que gasta millones de dólares al año que cubre las reparaciones de los vehículos involucrados en accidentes de baja velocidad. Tenga en cuenta los siguientes elementos del coste de la reparación de un accidente leve:

• Tiempo de trabajo: 2 – 3 horas a $ 100 / hora = $ 200 – $ 300
• Pintar Trabajo: 3 – 4 horas a $ 100 / hora = $ 300 – $ 400
• Materiales de pintura: 3 – 4 horas a $ 45 / hora = 135 $ – $ 180
• Partes: partes de costo promedio = 300 $ – $ 700
• Total: Promedio de costos entre $ 930 – $ 1,600

Beneficios ambientales

Craig Clemons, un ingeniero de investigación de materiales en el Laboratorio de Productos Forestales y co-investigador principal en el proyecto, dijo que el Servicio Forestal quiere encontrar como utilizar a gran volumen los nanomateriales celulósicas. «Nos encontramos con salidas apropiadas para todo tipo de materiales derivados de los bosques. En este caso, es nanomateriales celulósicas. Estamos tratando de ascender en la cadena de valor con los nanomateriales celulósicas, la creación de productos de alto valor de lo que de otro modo podría ser de madera de poco valor. Vamos a estar produciendo los nanomateriales celulósicas, que son los elementos estructurales más fundamentales que pueden salir de fibras de madera y celulosa. También vamos a los conocimientos de más de 25 años de experiencia en la creación de materiales compuestos de plásticos y materiales derivados de la madera en el proyecto «.

Ted Wegner, director asistente en el Laboratorio de Productos Forestales, dijo que «El uso de nanomateriales celulósicas ayudará a satisfacer las necesidades de las personas de productos sostenibles, renovables y ligeros mientras que ayuda a mejorar la salud y el estado de los bosques de Estados Unidos. Estados Unidos posee abundantes recursos forestales y la infraestructura para apoyar una gran industria de los nanomateriales celulósicas. La comercialización de los nanomateriales celulósicas tiene el potencial para crear puestos de trabajo, especialmente en zonas rurales de América «.

Esta investigación también podría crecer en importancia si Estados Unidos fuera a seguir el ejemplo de la Unión Europea en el establecimiento de requisitos sobre el porcentaje de los componentes del vehículo que deben ser recuperados y reciclados al final de su vida útil. «En los EE.UU., esta legislación no se da aquí, pero podría hacer su camino,» añadió Pilla.

Robert Jones, vicepresidente ejecutivo de asuntos académicos y rector en Clemson dijo que «La investigación que Srikanth Pilla está haciendo con el Servicio Forestal es una forma creativa de utilizar lo que podría ser un producto de madera de poco valor para fortalecer piezas de automóviles. Es incluso mejor que estas partes son bio renovable. La investigación es lo mejor para la Tierra en más de un sentido «.

Fuente: F2T