El IVACE ha aprobado la cofinanciación de la tercera anualidad del proyecto de investigación CELLUWOOD. 

El principal objetivo del proyecto CELLUWOOD (Laminated Strong Eco-Material for Building Construction made of Cellulose-Strengthened Wood) es el desarrollo de materiales resistentes hechos a partir de madera reforzada con nanocelulosa y bioresinas, destinados a la construcción de edificios. El Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial, IVACE, ha aprobado recientemente la cofinanciación de la tercera anualidad de esta iniciativa que está cofinanciada por fondos europeos FEDER.

El objeto de la investigación del proyecto CELLUWOOD coincide con las líneas de trabajo del Instituto Tecnológico del Mueble, Madera, Embalaje y Afines, AIDIMA, sobre el desarrollo de nuevos materiales derivados de la madera y de su evaluación no destructiva para la construcción, donde “de forma preliminar se han obtenido vigas con una resistencia a flexión con un 30% superior a la de las vigas comerciales existentes, sin la utilización de adhesivos petroquímicos”, afirma el responsable del proyecto en AIDIMA, Miguel Ángel Abián.

Las vigas y columnas que se han fabricado hasta la fecha –continúa el técnico-, son más resistentes que las actuales; tienen emisiones de CO₂ más bajas que otros materiales de construcción como el acero y el hormigón; reducen significativamente la energía capturada en las estructuras de edificios; crean nuevas oportunidades para la captura del carbono y su almacenamiento; minimizan los puentes térmicos mediante capas de aislamiento; y mejoran las posibilidades para el reciclado con bajo impacto medioambiental de los materiales de desecho que se producen en la demolición de edificios.

Ensayo preliminar de rotura de una viga en cuya laminación se ha empleado la resina de lignina

Según el especialista, se han fabricado vigas laminadas mediante bioresina de lignina, y aunque “al principio apareció un problema de delaminación a presiones moderadas (rotura de la viga por separación de las láminas debido a que la resina apenas penetraba en la madera) se ha solucionado modificando ligeramente la formulación de la bioresina”, precisa Abián.

Bioresina y refuerzo de la madera

Durante el proyecto se han analizado diferentes sistemas de adhesión para los materiales CELLUWOOD, como sistemas de taninos condensados extraídos de árboles de Quebracho Colorado (Schinopsis Lorentzii); sistemas de taninos condensados de árboles de pino; lignina Kraft de coníferas y frondosas; y CNSL (Cashew nut shell liquid o líquido de la cáscara de nuez del anacardo).

Estas materias primas naturales se han ensayado para averiguar su capacidad de curar en frío o en caliente, evaluándose su resistencia a tracción según normas EN e ISO y aplicándose al laminado de los materiales usados en este proyecto, que ha decidido usar principalmente una bioresina de coste muy reducido basada en lignina, como se comentaba con anterioridad.

Al tiempo, explica el técnico de AIDIMA, se han desarrollado dos clases de adhesivos para madera reforzada basados en nanocelulosa: epoxi (o poliepóxido) reforzado con nanocelulosa y caseína reforzada con nanocelulosa. Ambos adhesivos pueden usarse a temperatura ambiente con presión baja, y mostrar una alta resistencia.

Abián afirma que usando el epoxi reforzado con nanocelulosa, la resistencia a cizalladura puede aumentar más de un 40% con una adición de nanocelulosa del 5%, que mejora significativamente la resistencia de la unión, destaca el especialista, aunque precisa que “sin embargo, están investigándose todavía la baja resistencia al agua y la resistencia a cizalladura de estos adhesivos de polímeros naturales”. Estas resinas, al igual que la de lignina, se aplican en el proyecto tanto para la reparación de defectos de la madera (nudos, grietas, etc.) como para laminarla, subraya el investigador.

Laminado de madera estructural con de madera de pequeñas dimensiones

Por otro lado, se ha logrado utilizar madera europea de pequeño diámetro, poco utilizada hasta ahora para la fabricación de vigas laminadas. El proyecto ha analizado los procesos y el rendimiento en el uso de madera de pequeño diámetro en el ámbito nacional, regional y europeo, desde un punto de visto práctico y tecnológico. Asimismo, se han definido los procesados preliminares para el laminado de la madera. Los tipos de árbol de interés para el proyecto son el castaño (Castanea sativa), el abeto de Douglas (Pseudotsuga menziesii), el alerce (Larix decidua Mill), la pícea común o de Noruega (Picea abies) y la pícea de Sitka (Picea sitchensis).

Impacto medioambiental y Análisis del Ciclo de Vida (ACV)

En el proceso de fabricación de la madera laminada CELLUWOOD se usa madera con los nudos y grietas reparados mediante los adhesivos para madera basados en nanocelulosa que se han desarrollado hasta ahora, y esta madera procede de troncos de pequeño diámetro (que se clasifican como de baja calidad y tienen un precio reducido). En consecuencia, disminuirá el impacto medioambiental final asociado con el consumo de madera. Por otra parte, como los troncos de diámetro pequeño tienen precios bajos, el factor de ecoeficiencia se mejorará por partida doble.

El análisis de la parte medioambiental del proyecto incluye una verificación del ciclo de vida de los nuevos productos CELLUWOOD, en comparación con el proceso tradicional de fabricación de la madera laminada encolada (MLE o glulam). El ACV se está desarrollando en la actualidad, si bien se ha determinado ya que la madera de buena calidad genera el 74% del impacto medioambiental de la fabricación de MLE, y el consumo de adhesivo, aproximadamente el 20%.

La ecoeficiencia describe la calidad medioambiental y económica de un producto o proceso. Mediante la determinación del impacto total en el medio ambiente y de todos los costes de fabricación se cubre toda la cadena de valor añadido.

Esta eficiencia ecológica trata de obtener un balance entre factores medioambientales y económicos. Esto significa producir productos de coste efectivo con la mínima cantidad posible de materias primas y energía, así como minimizar las emisiones (CO₂, etc.).

Ensayos en AIDIMA

AIDIMA colaborará en los próximos meses en la fabricación de las vigas finales y efectuará ensayos in situ no destructivos. Después realizará en sus laboratorios las pruebas de resistencia mecánica correspondientes a las vigas, analizará la calidad del encolado y la emisión de formaldehído de la bioresina.

Ya en la pasada Feria Hábitat Valencia se expuso un póster sobre el proyecto con su ficha técnica y se realizó un seminario con los principales resultados alcanzados hasta el momento.

Seminario sobre CELLUWOOD impartido por AIDIMA en Feria Hábitat Valencia 2014.

Los resultados más destacables del proyecto se irán difundiendo en el ámbito nacional y europeo a medida que éste vaya avanzando. El proyecto cuenta con las páginas electrónicas: www.celluwood.com y http://www.aidima.eu/laminated-strong-eco-material-for-building-construction-made-of-cellulose-strengthened-wood. Más información a través del correo electrónico redaccion@aidima.es

El proyecto europeo CELLUWOOD está formado por un consorcio internacional al que pertenece AIDIMA, la Universidad de Brunel (Reino Unido), Chimar Hellas (Grecia), Contemporary Building Design (Eslovenia), Tecnifusta (España), InnovaWood (Bélgica) y la empresa británica InWood Developments, coordinadora de la iniciativa. La última reunión del proyecto se celebró en AIDIMA los pasados 7 y 8 de julio de 2014.

El proyecto está cofinanciado por el programa Eco-innovation First Application and Market Replication Projects, promovido por la Comisión Europea para la eliminación y reducción del impacto ambiental y el uso óptimo de los recursos, mediante soluciones “eco-innovadoras” en procesos, técnicas, servicios, productos o tecnologías. Todo ello está encaminado a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

Las anualidades 2012 y 2013 del proyecto fueron cofinanciadas por el IVACE (Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial) y por fondos europeos FEDER.