Fibra de Agave y Plásticos. Una pareja versatil y prometedora para diversas aplicaciones

Por: Dr. Ernesto Hernández Hernández¹, Dr. Florentino Soriano Corral²

Catedrático CONACYT e Investigador Titular, Departamento de Materiales

Avanzados del Centro de Investigación en Química Aplicada¹, Departamento

Procesos de Transformación del Plásticos del Centro de Investigación en

Química Aplicada².

Debido a la actividad humana basada en un sistema económico no sustentable, se ha generado un impacto ambiental que tiene en alerta a la población y a gobiernos. Así, la gestión de los desechos ha adquirido gran importancia a nivel mundial en todas las áreas de la actividad industrial. Por ello, la legislación y los reglamentos sobre la protección del medio ambiente han conferido responsabilidades a los usuarios, proveedores y fabricantes en el proceso de la gestión de los productos al final de su vida útil. Por consiguiente, la mejora de los productos en el contexto ambiental, abarca todo su ciclo de vida dado que se busca reducir los impactos negativos, además de que se ha convertido en una prioridad para proveedores y fabricantes; que los ha motivado a buscar materiales degradables, renovables, reciclables, ligeros, etc., así como a analizar la sustentabilidad del producto y a través de la medición del indicador de circularidad material (ICM) saber si se ha logrado el éxito circular (ICM cercano a 1), o bien, si es preciso explorar nuevos enfoques alternativos (ICM cercano a 0).

En tal sentido, la industria tequilera y mezcalera en México generan una elevada cantidada de desechos y residuos agroindustriales obtenidos durante el proceso de industrialización de la planta de agave, como el bagazo, hojas y restos de fibra natural, los cuales constituyen aproximadamente el 45 % de la planta. Según el consejo regulador del tequila, tan sólo en el año 2017 la industria tequilera generó alrededor de 2 millones de toneladas (1,875,932 ton de fibra de agave).1 Siendo Oaxaca y Jalisco los estados con mayor generación de este tipo de desechos.2

Teniendo en cuenta el panorama mexicano, el bagazo de agave ha sido utilizado como fuente alternativa de energía renovable y como una de las materias primas de productos ecológicos ya existentes en el mercado, por ejemplo: popotes, servilletas, platos, cucharas vasos para café de las marcas GreenWord®, Santa Clara de Coca Cola ® y Starbucks ®; empaque del pañal Huggies Eco Natural; envases, hieleras, termos, macetas y mangos de cepillos para lavar ropa de BioSolutions®; EnviroTextiles® fabrica artículos para limpieza, como paños de agave (estropajos o toalla), exfoliantes, tallador de trastes y bolsas; PolyAgave® y Canaintex® tienen a la venta hilos de fibra de agave, canastas, playeras y bolsas ya confeccionadas. En el sector automotriz Mercedes-Benz utiliza fibra de agave y resina epóxica para fabricar los paneles de las puertas de los vehículos E-class.3

Como dato adicional, desde el año 2015, la industria DAIMLER y Mercedes-Benz desarrollan mezclas de sisal, lino y kenaf con algunos polímeros como PLA y PA para fabricar revestimientos de puertas bajo el concepto ‘car Biome’; por otra parte algunas series de BMW contienen hasta 24 Kg de lino y sisal.4 En 2019, científicos japoneses en conjunto con Automobili Lamborghini Holding, construyeron un prototipo de auto deportivo denominado Nano Cellulose Vehicle (NCV), el cual está diseñado con un 60% de materiales lignocelulósicos y se estima que puede llegar a pesar 50% menos que un automóvil tradicional. Ford Motor Company en alianza con la tequilera José Cuervo, fabrica componentes interiores y exteriores de sus vehículos, como arneses de cables, cabezales de puertas, unidades de aire acondicionado y compartimentos de almacenamiento. Algunas partes de los modelos Mondeo CD 162, Focus y Freestar, cuentan con autopartes compuestas con polímero y fibra natural, como los forros maleteros, paneles del piso y puertas.5

Entre los prototipos y posibles aplicaciones que se están desarrollando recientemente son por ejemplo: cascos para patinaje y ciclismo, ruedas para patines, raquetas, palas de padel, suelas para tenis deportivos y calzado en general, propuesta de manufactura de tableros y paneles aglomerados para muebles a partir de fibra de agave Tequilana weber,5 mangos de herramientas (palas), prototipos poliméricos microcelulares sustentables (plásticos espumados), a partir de poliolefinas y fibra de agave que han sido desarrolladas en el CIQA.

Recientemente, el CIQA junto con las empresas Nuño Camarena S.A. de C.V. y PEISSA han desarrollado algunos prototipos de materiales plásticos como los mostrados en la Figura 1, los cuales contienen el bagazo de la fibra de Agave. Esta fibra la provee Tequila Ocho cuya producción mensual es en promedio de 120 toneladas. Se han estudiado algunos parámetros importantes como el tamaño de la fibra de agave (relación de forma), concentración, condiciones de procesamiento y evaluación fisicomecánica de los compuestos resultantes. Se ha demostrado que para cada prototipo el conocimiento sobre el diseño, el tipo de resina, las propiedades inherentes, y las condiciones mínimas de trabajo son fundamentales comprenderlas para generar prototipos funcionales a escala industrial. Actualmente la empresa Nuño Camarena S.A. de C.V., pone a disposición del mercado fibra de Agave en diversas presentaciones o incluso compuestos de polipropileno y polietileno con la fibra de Agave en diversas concentraciones.

El enfoque del CIQA y particularmente del equipo de traabajo del Laboratorio Nacional en Innovación y Desarrollo de Materiales Ligeros para la Industria Automotriz (LANIAUTO) es prototipar las formulaciones desarrolladas y al mismo tiempo, incrementar el grado de madurez de las tecnologías desarrolladas y con ello, disminuir el riesgo para nuestros clientes como es el caso de la empresa Nuño Camarena SA de CV. Con el desarrollo de estos materiales, se trabajará en el diseño de componentes y en la validación del comportamiento de estos materiales a nivel prototipo para predecir sus propiedades y desempeño en condiciones de trabajo mediante simulación numérica. Nuestra contribución está dirigida a ofrecer a nuestros clientes soluciones a la medida de sus necesidades y que sus productos cuenten con los elementos básicos de las nuevas tendencias y normatividades que exigirá cada vez más el sector de la industria de los polímeros. Es por ello, que se invita a nuestros clientes y emprendedores a que nos contacten para brindarles el apoyo técnico-cientifico requerido.

Figura 1. Prototipos de concentrados y piezas fabricadas con poliolefinas y fibra de

agave fabricados para la empresa Nuño Camarena S.A. de C.V.

Contactos:

Ernesto Hernández Hernández- CIQA. ernesto.hernandez@ciqa.edu.mx

Florentino Soriano Corral-CIQA. florentino.soriano@ciqa.edu.mx

Andrés Nuño Lopez - Nuño Camarena SA de CV.

nuno.camarena.direccion@gmail.com

Equipo de Trabajo:

1. Zureima García Hernández
2. Florentino Soriano Corral
3. Roberto Yáñez Macías
4. Pablo González Morones
5. Adán Herrera Guerrero
6. Jesús Gilberto Rodríguez Velázquez
7. Ernesto Hernández Hernández
8. Gabriela Yolotzin Romero
9. Israel Sifuentes Nieves

Referencias:

1. Ayala-Cortés, A. et al. Solar pyrolysis of agave and tomato pruning wastes: Insights of the effect of pyrolysis operation parameters on the physicochemical properties of biochar. SOLARPACES 2018 Int. Conf. Conc. Sol. Power Chem. Energy Syst. 2126, 180001 (2019).
2. Miguel Hidalgo-Reyes, M. C.-C. Chemical and morphological characterization of Agave angustifolia bagasse fibers. Bot. Sci. 93, (2015).
3. Alves, C. et al. Ecodesign of automotive components making use of natural jute fiber composites. J. Clean. Prod. 18, 313–327 (2010).
4. Mochane, M., Teboho, M., Mokhothu, T. & Mtibe, A. Recent progress on natural fiber hybrid composites for advanced applications A review. eXPRESS Polym. Lett. 13, 159–198 (2018).
5. María Elena Becerra Mercado, Lucio Guzmán Mares, Jorge Padilla Alvarez, A. M. S. La industria mexicana de muebles y de tableros aglomerados y la importancia futura de incorporar la fibra de agave Tequilana weber. Ecodiseño & Sostenibilidad 4, (2012).