Una biopasta viscosa que es fácil de procesar, se solidifica rápidamente y es adecuada para producir incluso estructuras complejas utilizando el proceso de impresión 3D ha sido desarrollada por un equipo de investigación encabezado por la Prof.Dr. Marie-Pierre Laborie de la Cátedra de Biomateriales Forestales de la Universidad. de Friburgo. El sintético biodegradable a base de madera podría usarse en construcciones ligeras, entre otras cosas. Los científicos han publicado sus resultados iniciales en las revistas Applied Bio Materials y Biomacromolecules.
La lignina fortalece las paredes celulares de las plantas y hace que se vuelvan leñosas (lignificar), un mecanismo que ayuda a las plantas a protegerse contra el viento o las plagas. Es un producto de desecho de la fabricación de papel y en gran parte se incinera para producir bioenergía. « Es por eso que estamos investigando posibilidades alternativas para hacer un mejor uso de esta materia prima en el futuro », dice Laborie. Como resultado, el equipo comenzó a reexaminar una combinación de materiales que ya había sido investigada en la década de 1980 por un equipo de investigación estadounidense. En este sistema, los cristales líquidos a base de celulosa, principal componente de las paredes celulares de las plantas, aseguran no solo la resistencia sino también las buenas propiedades de fluidez de la biopasta. El otro componente, la lignina, puede « pegar » la microestructura en el proceso de creación del biosintético, como descubrió Robert Gleuwitz en su tesis doctoral. Su orientación determina posteriormente las características del biosintético : por ejemplo, puede responder de manera más rígida o más flexible, dependiendo de la dirección de la que proviene la fuerza.
Sin embargo, serán necesarios más trabajos de investigación hasta que sea posible la aplicación industrial, por ejemplo, como material compuesto en la construcción ligera. Hasta ahora, el equipo ha utilizado lignina excepcionalmente pura que se produce en una biorrefinería piloto en el Centro Fraunhofer de Procesos Químico-Biotecnológicos (CBP) en Leuna; aún debe investigarse si el producto de desecho de la industria del papel también se puede procesar directamente.. Como muestra Lisa Ebers en su tesis doctoral, las características del biosintético también se pueden variar de muchas maneras, por ejemplo, procesando químicamente o variando los componentes: los ensayos hasta la fecha han utilizado lignina de hayas, si se obtiene de otras plantas. tendrá características de material ligeramente diferentes, como diferentes cristales líquidos, aunque todos estén basados en celulosa. Las proporciones óptimas de cantidad también difieren según la aplicación planificada. Además, los investigadores pronto probarán un uso posible completamente diferente : la calidad del suelo se puede analizar con la ayuda del material de base biológica. Esto se lleva a cabo mediante el estudio de la degradabilidad de la lignina y la celulosa en varios tipos de suelo.
Los resultados surgieron de un proyecto de investigación del Sustainability Centre Freiburg y la Fraunhofer Society. La investigación y los ensayos de impresión 3D se llevaron a cabo en cooperación con el Prof.Dr. Dr. Christian Friedrich y el Dr. Gopakumar Sivasankarapillai en el Centro de Investigación de Materiales de Friburgo (FMF) de la Universidad de Friburgo y con el Dr. Gilberto Siqueira en los Laboratorios Federales Suizos de Ensayos e investigación de materiales (EMPA) en Dübendorf, Suiza.