Trigo, papel y carretera: la conexión que transforma los lubricantes industriales y el asfalto

Desde pequeña he sido aficionada a los concursos de la tele. Desde el mítico ‘1,2,3’ hasta los actuales; los que llevan toda la vida, como ‘Saber y ganar’, y los que han irrumpido en las pantallas recientemente, como ‘Reacción en cadena’ o ‘La conexión’. En estos últimos hay que enlazar palabras y conceptos que tengan relación entre sí, aunque en principio no parezca que guarden ningún parentesco. Así, si tenemos esfinge, pirámide y delta, puedo entender que la conexión es Egipto.

Si hace unos días hubieran aparecido los conceptos trigo, papel y carretera jamás habría logrado encontrar el nexo que los une. Hoy sí sabría decir que hay un aditivo con el que se obtienen lubricantes más estables y ecológicos y refuerza las propiedades del asfalto creado a partir de una pasta de papel obtenida de la paja del trigo.

Es lo que ha logrado un equipo de investigación del  Centro en Tecnología de Productos y Procesos Químicos (Pro2TecS) de la Universidad de Huelva. En la búsqueda de una economía circular en la que se aprovechen los residuos agrícolas y se conviertan en materiales con mejores prestaciones y menos contaminantes, los investigadores han modificado la pasta de celulosa, un compuesto que forma parte de la pared celular de las plantas, y la han convertido en un espesante natural.

José María Franco Gómez, Manuel Trejo Cáceres y José Enrique Martín Alfonso, los investigadores de la Universidad de Huelva, autores del artículo.

Al mezclar este nuevo producto con aceite de ricino, un aceite vegetal muy común, crearon una sustancia parecida a una grasa industrial, como las que se usan para lubricar motores, rodamientos o engranajes. En un artículo publicado en la revista Carbohydrate Polymers exponen cómo también puede reforzar el asfalto que se usa en carreteras, haciéndolo más resistente al calor y al desgaste. 

Actualmente, muchas grasas industriales se hacen con litio, un metal con una alta demanda debido a su utilización para la fabricación de baterías y cuya extracción genera un alto impacto ambiental. Además, el asfalto tradicional requiere aditivos derivados del petróleo para mejorar su resistencia. “Este nuevo material, sin embargo, se fabrica a partir de residuos agrícolas, la paja de trigo, y aceites vegetales, lo que lo hace mucho más sostenible. Es biodegradable, renovable y aprovecha un subproducto que normalmente se quema tras la cosecha, generando contaminación”, indica a la Fundación Descubre el profesor del área de Ciencias de los Materiales de la UHU de la Universidad de Huelva José Enrique Martín Alfonso, autor del artículo. 

La clave del proceso está en una reacción llamada sililación, que consiste en la modificación de la estructura química del material y en la mejora de sus propiedades fisicoquímicas. “Hemos sido pioneros en la aplicación de esta reacción para su uso en la creación de este aditivo, logrando mejores resultados que con otros métodos anteriores”, añade el autor.

Del campo a la industria

La materia de la que parten es pasta celulósica, un polímero natural, una macromolécula que se puede comparar con una cadena formada por eslabones, los monómeros. Cada uno de ellos contiene tres grupos hidroxilos (OH), que se disuelven bien en agua, pero mal en otros medios como los aceites o el betún. Así, se sustituyen esos OH por grupos de silicio, que provocan que la molécula repela el agua, es decir, que sea hidrofóbica y así se pueda mezclar muy bien con estas sustancias.

Evolución de la paja de trigo al lubricante semisólido logrado por los investigadores.

En este caso, los expertos convirtieron, en primer lugar, la paja de trigo en una pasta con el mismo proceso que se utiliza para hacer papel. Una vez depurada la pasta celulósica, se modifica mediante la reacción de sililación con grupos de silicio. El resultado es un aditivo con propiedades gelificantes o estructurantes, un nuevo producto que ha transformado sus propiedades logrando ser repelente al agua, compatible con aceites y asfaltos.

El aditivo conseguido se mezcla con aceite de ricino para formar la dispersión, un lubricante semisólido, o se incorpora al asfalto, otorgándole más resistencia. Los ensayos mostraron que la grasa industrial resultante tenía una resistencia al desgaste mucho menor a las comerciales de litio. Además, el betún modificado aguanta mejor el calor y es más elástico, con lo que se deforma menos con el rodaje.

Residuos útiles

Las técnicas en las que se han basado para las comprobaciones han sido la microscopía electrónica, con la que han podido examinar la estructura de la fibra, el análisis térmico y pruebas de fricción y desgaste, con los que constataron su estabilidad a altas temperaturas y su comportamiento bajo presión, respectivamente. Por último, confirmaron las propiedades resultantes mediante ensayos reológicos, que son los que permiten medir la elasticidad y fluidez de las grasas y el asfalto modificado.

Los expertos han transformado la paja en un aditivo que logra lubricantes más estables o refuerza las propiedades del asfalto. Pixabay.

El equipo continúa sus trabajos y tiene planteado probar este material en condiciones reales, como en maquinaria, vehículos y tramos de carretera. También están estudiando otros residuos agrícolas, como el bagazo de caña o los restos del maíz. Su objetivo es buscar nuevas conexiones para reducir el uso de contaminantes y aprovechar subproductos hasta ahora infrautilizados. 

Gracias a estos avances, la conexión entre trigo, papel y carretera es mucho más que un simple juego de palabras. Lo que parecía desconectado cobra sentido y nos invita a mirar más allá de lo evidente, recordándonos que en la unión de ideas y recursos aparentemente dispares, puede estar la clave para un futuro más limpio y eficiente. Detrás de cada vínculo inesperado, puede esconderse una historia de innovación capaz de transformar nuestro mundo.

Más información en #CienciaDirecta: Mejoran las cualidades de la paja de trigo para desarrollar lubricantes industriales más sostenibles