Innovación: fibras textiles de madera

Por: María Evangelina Vallejos¹ y María Cristina Area²

¹ Investigadora Adjunta de CONICET. Docente de la FCEQYN, UNaM. Instituto de Materiales de Misiones (IMAM) UNaM-CONICET.

² Investigadora Principal de CONICET. Profesora Titular de la FCEQYN, UNaM. Miembro del CD de la REDFOR.ar. Presidente de la Fundación Ambiente y Desarrollo (FAyD). Directora Instituto de Materiales de Misiones (IMAM) UNaM-CONICET.

A partir de madera se produce la “pulpa para disolución”, que se ha empleado históricamente en la fabricación de fibras sintéticas (rayón, lyocell, modal y viscosa). Para satisfacer la creciente demanda de indumentaria y reducir el impacto ambiental de sus materias primas, la industria textil necesita de materias primas alternativas y nuevas tecnologías. Si bien el mercado de la pulpa para disolución podría ganar terreno en este contexto, actualmente se están desarrollando nuevas tecnologías y modificaciones de procesos que permitirían superar las cada vez más estrictas restricciones ambientales y aportarían nuevos materiales a esta industria.

Las fibras textiles de algodón

En la actualidad, los tejidos textiles son producidos mayoritariamente a partir de fibras de algodón. El algodón es el cultivo no alimentario más extendido en el mundo. Sin embargo, los métodos actuales de producción de algodón son ambientalmente insostenibles y condicionan la capacidad de producción futura de la industria textil. Los impactos ambientales del cultivo del algodón están relacionados al elevado consumo de agua, la competencia con el suelo para uso agrícola de especies comestibles y el uso de agroquímicos. Es un cultivo que consume gran cantidad de agua en comparación con otros productos agrícolas y causa la degradación de la calidad del suelo. Se estima que se necesitan 20000 litros de agua por kilogramo de algodón producido (equivalente a un pantalón o camisa). Por otra parte, en un contexto en que el área total de tierra cultivable está disminuyendo mientras que la demanda de alimentos aumenta rápidamente, los campos destinados al cultivo de algodón son competidores de los cultivos alimentarios, La mayor parte del algodón se cultiva en campos establecidos, pero el agotamiento del suelo destruye el hábitat y lleva a la explotación de nuevas áreas. Las prácticas de producción convencionales se basan en el empleo de fertilizantes y pesticidas que suelen afectar la calidad del suelo y el agua en los campos cercanos, al igual que la salud de los trabajadores agrícolas y la de los habitantes de poblaciones cercanas.

En este contexto, la industria textil necesita nuevas alternativas para continuar con el crecimiento de la producción textil para satisfacer la creciente demanda de indumentaria. El consumo anual de fibras para productos textiles es de más de 100 millones de toneladas. Hasta un tercio de las materias primas se componen de recortes generados en la producción de prendas de algodón y, más recientemente, de desechos textiles de algodón post-consumo. De esta manera, se busca reciclar los residuos textiles de manera generalizada como sucede con el reciclaje de papel. Aun así, la creciente preocupación por la contaminación y el cambio climático presiona cada vez más al mercado y a la industria textil a reducir sus elevadas emisiones de CO₂.

Las fibras textiles de madera

La madera es la materia prima usada en la producción de una amplia gama de productos. Sin embargo, pocos consumidores saben que se puede emplear para producir las denominadas “pulpas para disolver” o “pulpas de disolución”. Se trata de la principal materia prima de la industria textil para la producción de fibras sintéticas, es decir, la celulosa regenerada como rayón, lyocell, modal y viscosa.

La madera de bosques gestionados de forma sostenible genera menos impactos ambientales que el algodón convencional o las fibras sintéticas. En comparación con otros tipos de fibra, las fibras de madera son renovables y sostenibles, además de ser biodegradables y reciclables. Por ejemplo, con la cantidad de agua necesaria para producir 1 kilogramo de fibras de algodón se pueden producir más de 26 kilogramos de fibras textiles de viscosa.

La viscosa fue la primera fibra textil hecha por el hombre, a fines del siglo XIX, para reemplazar el algodón y la seda natural. Sin embargo, su elevado costo de producción y la baja resistencia a la humedad limitó su uso. Si bien el aumento en la demanda de textiles y las mejoras tecnológicas incrementaron el consumo de viscosa y de otras fibras relacionadas (Lyocell), la proporción actual de textiles a base de madera es solo un 6% de la producción anual global.

La pulpa para disolución se produce a partir de madera como abedul (Stora Enso Enocell, Finlandia), eucalipto (Bracell, Brasil), abeto, pino, haya, bambú, entre otras. Su proceso de producción es similar al de fabricación de pulpa para papel: (i) la madera descortezada es reducida en tamaño a pequeñas astillas o chips, (ii) los componentes no celulósicos de la madera (lignina, hemicelulosas y extractivos) son eliminados mediante un proceso de pulpado químico para obtener la pulpa celulósica, (iii) la pulpa se lava, y finalmente, (iv) se blanquea y se seca. El producto final es una pulpa de alta pureza, que contiene solo celulosa, con las mismas propiedades químicas del algodón.

La diferencia en los costos de producción entre la pulpa para disolución y la pulpa comercial para papel de tipo kraft es, en promedio, mayor a U$D 135 por tonelada métrica. Los principales competidores de la pulpa de disolución a base de madera son el algodón y las fibras de poliéster (polímero derivado del petróleo).

En la producción de fibras textiles de viscosa o modal, la pulpa para disolución se somete a un proceso químico complejo (con hidróxido de sodio y disulfuro de carbono) para producir un compuesto soluble derivado de celulosa (xantato de celulosa). El xantato de celulosa (viscosa) se pasa a través de una boquilla (para producir rayón) o ranura (para producir celofán) hacia un baño en una solución de ácido sulfúrico suave para convertir la viscosa en celulosa nuevamente. En la producción de fibra de rayón, se obtienen hebras de celulosa regenerada que luego se neutralizan, lavan, blanquean y secan. Estas hebras son similares a las hebras de algodón, que luego se convierte en hilo (ver esquema).

Innovación y ambiente

En sus primeros tiempos la producción de fibras de celulosa regenerada empleaba procesos químicamente severos e intensivos que afectaban la salud de los trabajadores y liberaban emisiones tóxicas al medio ambiente. Para asegurar su futuro en un mundo de restricciones ambientales cada vez más estrictas, los procesos se han ido modificando para reducir el impacto ambiental de la producción de fibra de celulosa regenerada. Es así, que actualmente se emplean procesos de fabricación en «circuito cerrado» donde gran parte de los productos químicos se recuperan, reciclan y reutilizan.

Una tecnología reciente es el reemplazo de la viscosa por el carbamato de celulosa. Este proceso está siendo investigado en Finlandia por VTT, Ioncell-F (Universidad de Aalto) y BioCelSoL (Universidad de Tecnología de Tampere). Hasta el momento, la producción de carbamato se ha probado en una escala de producción semi-industrial, con varias aplicaciones en sistemas industriales a escala piloto. Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia ha desarrollado un proceso de producción prácticamente en seco (sequedad del 50%), empleando una tecnología limpia libre de solventes.

En 2018, la empresa Spinnova (Finlandia) instaló una nueva planta piloto para producir nuevas fibras textiles a base de madera utilizando celulosa microfibrilada sin productos químicos y residuos cero. Esta nueva tecnología se basa en el flujo de las microfibrilas (partículas de tamaño micrométrico extraídas de la pared de la fibra celulósica) a través de una boquilla muy pequeña, donde la suspensión se acelera produciendo la alineación de las fibras en el sentido del flujo y haciendo que se unan entre sí creando una fuerte red fibrosa. El producto de este proceso es un hilo de calidad textil duradero y fino. Esta tecnología puede revolucionar las industrias textil y forestal.

Aspectos económicos

El mercado textil, en toneladas, es aproximadamente un 50% del mercado mundial de pulpa y papel. Si las fibras madereras ganan terreno en el mercado textil, se espera un incremento en el mercado de la pulpa para disolución.

Actualmente, el 50% de la viscosa se produce en América del Norte y Europa, mientras que los centros de producción de algodón están en India, China y Pakistán. Sin embargo, en Asia-Pacífico se encuentra el mayor complejo industrial para la producción de indumentaria.

En Argentina, la empresa Pulpa Celulósica Piray S.A. (Misiones) producía pulpa química al bisulfito blanqueada de madera de eucaliptos y la exportaba como pulpa para disolver entre 2000-2005. En 2010 y por poco tiempo, la planta volvió a producir este tipo de pulpa, pero finalmente la fábrica cerró definitivamente. No hay antecedentes sobre la producción de viscosa a partir de pulpa de madera en el país, pero no sería imposible dado que se fabrican pulpas celulósicas que podrían ser aptas adecuando los procesos. Dado que el transporte de las fibras madereras constituye una desventaja económica y ambiental, esto podría impulsar el desarrollo de una industria textil y de indumentaria doméstica.

Por otra parte, en el Programa de Celulosa y Papel del Instituto de Materiales de Misiones se están realizando investigaciones sobre la fabricación de celulosa microfibrilada a partir de fibras de madera, con miras a la instalación de una planta piloto que permita su obtención en cantidad suficiente como para probar diferentes tipos de aplicaciones. Una de ellas podría ser la fabricación de fibras textiles.

El futuro

La innovación en la generación de nuevos productos y nuevos materiales a partir de madera podría hacer que en un futuro no muy lejano podamos usar vestimenta producida a partir de plantaciones certificadas (por ejemplo, FSC). Por otra parte, la fabricación de fibras textiles a partir de fibras naturales no convencionales puede utilizar, además de madera, otras fuentes de fibra como papel y cartones recuperados, prendas viejas de algodón y otras fibras no madereras. De esta forma, además del beneficio ambiental que conlleva el reciclado, los ahorros potenciales de materias primas de las nuevas tecnologías podrían ser significativos.

Este artículo forma parte del espacio mensual de la REDFOR.ar, que busca divulgar y generar debate sobre la problemática forestal del país. Las opiniones pertenecen a los autores. (https://redforestal.conicet.gov.ar/)