INVESTIGACIÓN Y DISEÑO


La soja, ¿nuevo consumible para la impresión 3D?

02/02/2021

CATEGORíA: Nuevos avances

Investigadores del Centro de Investigación de Energía Renovable y de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Louisville (UofL) están probando un proceso para hacer azúcar saludable y materiales imprimibles en 3D a partir de cáscaras de soja.

 


© Thomas Kinto / Unsplash

 

 

Investigadores de la Universidad de Louisville (UofL) están trabajando para transformar las cáscaras de soja que quedan del procesamiento en valiosos productos alimenticios e industriales.

 

La United Soybean Board ha otorgado 350,000 de dólares a la UofL para desarrollar aún más métodos para usar cáscaras de soja en compuestos de fibra modificada para aplicaciones de impresión 3D y producir el sustituto del azúcar xilosa como un producto de valor agregado. Este proyecto pondrá a prueba un proceso comercialmente viable utilizando investigaciones previas para convertir la biomasa de la cáscara de soja en un sustituto del azúcar bajo en calorías y apto para diabéticos, al tiempo que se extraen fibras a micro y nanoescala para su uso en compuestos de fibra ligera y productos de embalaje termoplásticos a través de la impresión 3D.

 

"La agricultura y el procesamiento agrícola son claves para el desarrollo económico y el empleo en los EE. UU. La separación de xilosa y el uso de fibras de cáscara de soja para compuestos de fibra natural son oportunidades potentes para abordar la economía agrícola mundial, los problemas de nutrición y las necesidades de materiales de una fuente renovable", afirm Mahendra Sunkara, director del Centro de Investigación de Energía Renovable y de Ingeniería Mecánica de la Universidad (Conn Center). “En conjunto con BioProducts LLC, Conn Center espera el desarrollo de una operación a escala piloto en los próximos dos años”.

 

Estados Unidos tiene instalaciones de procesamiento a escala mundial para convertir granos y sus subproductos en diversos productos industriales y alimenticios, incluidos alcoholes y licores, fibras dietéticas, proteínas industriales y otros. Tanto la agricultura como el procesamiento agrícola generan cantidades significativas de biomasa residual, incluidos 8 millones de toneladas por año de cáscaras de soja a partir de soja.

 

El proyecto de UofL utilizará estas cáscaras de soja para producir xilosa, un azúcar natural y bajo en calorías, utilizando un proceso patentado desarrollado por UofL y con licencia de BioProducts, LLC, con sede en Louisville.

 

Después de la extracción de xilosa, la fibra residual, que es aproximadamente el 80% de la biomasa inicial, tiene una estructura de fibra modificada que se puede utilizar como fibra natural en compuestos para aplicaciones de impresión 3D. Estos compuestos de fibra natural también tienen usos potenciales en las industrias automotriz, de ingeniería civil, militar y aeroespacial, que dependen de la fibra de vidrio a base de petróleo y los costosos compuestos de fibra de carbono para reducir el peso y mantener la resistencia del ensamblaje sobre las construcciones totalmente metálicas. El proyecto Conn Center persigue el desarrollo de un método estable y eficiente para procesar la biomasa extraída de hemicelulosa de la soja en compuestos ligeros de fibra natural.

 

La xilosa de azúcar de calidad alimentaria de la cáscara de soja también tiene aplicaciones industriales de alto valor. Este azúcar se puede utilizar para producir ciclopentadieno, un ingrediente clave en el copolímero de olefina cíclica (COC), un termoplástico amorfo que se utiliza en las "películas retráctiles" de poliolefina para envases médicos, alimentarios e industriales. Este mercado de COC, que actualmente depende del petróleo como fuente, fue valorado en 14,9 mil millones de dólares en 2017.

 

La nueva subvención de USB financiará el desarrollo de la fase piloto de innovaciones resultantes de investigaciones anteriores en UofL, incluida la impresión 3-D utilizando filamentos compuestos de polímero de cáscara de soja, separación de xilosa y perspectivas de fabricación aditiva, así como una solicitud de patente sobre la producción de materia prima compuesta de polímero.

 

Ese trabajo inicialmente fue financiado por USB en 2019. El mayor desafío de utilizar cáscaras de soja para producir azúcares y fibras es crear tecnología eficiente, económica y alcanzable a escala comercial. El cumplimiento de estos tres criterios eleva el valor de esta biomasa. Actualmente, una salida limitada para las cáscaras de soja es como alimento para animales. Procesar las cáscaras para obtener un producto de alto valor como la xilosa podría hacer que el cultivo de soja sea más rentable para los agricultores.

 

El equipo de investigación está dirigido por Jagannadh Satyavolu, líder temático de Biocombustibles y Conversión de Biomasa en el Conn Center for Renewable Energy Research, y Kunal Kate, profesor de ingeniería mecánica en la UofL J.B. Speed ​​School of Engineering. Satyavolu y Kate reclutaron a varios estudiantes graduados y becarios postdoctorales para el proyecto de dos años, "Un enfoque integrado para utilizar cáscaras de soja en compuestos de fibra modificada para aplicaciones de impresión 3D y producir xilosa como un producto de valor agregado".

 

En la fase piloto, el equipo buscará la optimización y el diseño de procesos para satisfacer las demandas de un proceso comercialmente viable. Esto incluye la producción de grandes volúmenes de xilosa y muestras de filamentos compuestos para evaluación por parte de socios comerciales en las industrias alimentaria y de impresión 3D.

 

Fuente: www.uoflnews.com

 

 

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