Un equipo de investigación de la Universidad de Huelva ha desarrollado dos tipos de biolubricantes con características de gel para elementos mecánicos con residuos vegetales procedentes de los restos de poda o recolección agroalimentaria y de la producción de etanol. En concreto, los científicos reutilizaron la lignina -un compuesto procedente de las paredes leñosas de las plantas- y la sometieron a técnicas físicas y químicas para obtener dos fluidos viscosos que sirven para engrasar elementos mecánicos como engranajes, cintas transportadoras, cadenas o rodamientos.

Normalmente, los lubricantes de uso industrial se elaboran con compuestos químicos altamente tóxicos o contaminantes como jabones de litio, sulfuro de molibdeno o aceites minerales no biodegradables.

La novedad que plantea la investigación del grupo ‘Ingeniería de Fluidos Complejos’ de la Universidad de Huelva es el empleo de la lignina, que imparte propiedades gelificantes (que le aportan la densidad de gel al producto), elásticas y una alta viscosidad.

“Sustituye a otros compuestos más contaminantes empleados en la elaboración de grasas lubricantes, es más barato de obtener y más sostenible”, explica a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Huelva José María Franco.

PROCEDIMIENTO FÍSICO

Así, los científicos proponen dos métodos para elaborar estos productos. En el primero, emplearon una técnica física, el electrohilado, para desarrollar el oleogel. El instrumental con el que se elabora, similar en apariencia a una impresora 3D, es un dispensador con forma de embudo que usa fuerzas eléctricas para transformar la lignina en nanofibras de distintas formas (más redondeada como una piedra o alargada como un espagueti) y tamaños, que pueden ser tan diminutos como una bacteria.

Una vez obtenidas las nanopartículas en el laboratorio los expertos dispersaron estas pequeñas partículas en aceite de ricino, que actuaba como medio portador.

Comprobaron que las nanofibras más eficaces para estructurar el aceite eran las alargadas, con forma de hilos. De este modo, ambas sustancias se mezclaron y tomaron la consistencia de un fluido altamente viscoso, parecido en apariencia a una crema hidratante densa.

PROCEDIMIENTO QUÍMICO

En el otro método la lignina procede del proceso bioquímico de obtención de etanol, un compuesto usado como combustible para vehículos. En este caso, los investigadores de la Universidad de Huelva trabajaron en colaboración con el Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria (INIA-CSIC) y el Centro de Investigaciones Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), ambos de Madrid.

El etanol se genera mediante la fermentación de vegetales como la caña de azúcar o el maíz. Los restos de estas plantas pueden reutilizarse para producir biogás o, más habitualmente, se incineran. En este caso, el equipo de la INIA-CSIC extrajo la lignina de los residuos desechables y el CIEMAT la sometió a una serie de tratamientos bioquímicos. A continuación, los expertos de Huelva mezclaron el compuesto modificado con moléculas de diisocianato de hexametileno (HDI). Éste funciona como un pegamento entre la lignina y el aceite de ricino, que ejerce de medio portador.

Aunque la elaboración de los biolubricantes con base de lignina y aceite de ricino se ha probado únicamente a escala laboratorio, los científicos confirman que podrían producirse a nivel industrial. Estos trabajos han sido financiados por el Ministerio de Ciencia e Innovación (proyectos RTI2018- 096080-B-C21 y RTI2018-096080-B-C22) y fondos propios de la Universidad de Huelva. Además, cuenta con una subvención FEDER.

Referencias -------------------------------------------------------------------------------

Borrero-López, A. M.; Valencia, C.; Ibarra, D.; Ballesteros, I. & Franco, J. M. (2022). ‘Lignin-enriched residues from bioethanol production: Chemical characterization, isocyanate functionalization and oil structuring properties’. International Journal of Biological Macromolecules, 195, 412-423.María, J.E.; Martín-Alfonso, M.; Sánchez, C.; Valencia, C. & Franco, J.M. (2021). ‘Electrospun lignin-PVP nanofibers and their ability for structuring oil’. International Journal of Biological Macromolecules, 180, 212-221.