Fibras de celulosa: De nuevo en el punto de mira

El renovado interés por las fibras derivadas de fuentes naturales de celulosa (no petroquímicas) ha hecho que la demanda de este tipo de fibras crezca hasta los 6 millones de toneladas anuales en la actualidad, lo que supone una duplicación aproximada de la demanda desde el año 2000, según los datos de oferta y demanda de Tecnon OrbiChem.

El término »fibras de celulosa» o »fibras celulósicas» cubre una variedad de subtipos de fibra que a veces son más conocidos como Rayón o por sus nombres de marca, o subtipos como Viscosa, Lyocell, Modal, etc. La característica principal de todas estas fibras es que se fabrican a partir de pulpa de celulosa natural (o en algunos casos, hoy en día, a partir de una proporción de pulpa de celulosa reciclada, de la que hablaremos más adelante), por lo que no se consideran sintéticas. Sin embargo, las fibras de celulosa también se denominan frecuentemente en la industria como »fibras celulósicas hechas por el hombre» (MMCF) porque su generación requiere un procesamiento con productos petroquímicos para tomar la pulpa celulósica y regenerarla en una forma que permita hilar las fibras, o procesarlas para otros usos (más menores) como las películas.

Las fibras no naturales suelen subclasificarse como «sintéticas» si se derivan del petróleo, «artificiales» si se derivan de la elaboración de materiales naturales, y ambas se denominan conjuntamente «fibras artificiales».

¿Por qué hay un interés renovado por las fibras de celulosa? Tecnon OrbiChem entiende que el principal impulso proviene del uso de mezclas de fibras de viscosa con algodón o fibras sintéticas, con el fin de conferir suavidad y absorción de la humedad al tejido. La viscosa tiene una capacidad de absorción de la humedad un 50% mayor que la del algodón, lo que significa que otra salida importante es la de las toallitas higiénicas. ¿Influye la sostenibilidad de una fibra derivada de la madera en la promoción de la viscosa y el lyocell? Los comentarios de los propietarios de marcas de moda, que utilizan diversos tipos de fibras sintéticas y naturales en las prendas, sugieren que la elección de compra de los consumidores a menudo no tiene en cuenta realmente el tipo de fibra -muchos consumidores no conocen la diferencia entre las fibras sintéticas y las naturales- y, por tanto, la demanda no siempre está impulsada desde el nivel de consumo de la cadena de valor, a pesar de la información negativa que circula en los medios de comunicación sobre los plásticos y el desprendimiento de microplásticos de los textiles. Sin embargo, hay una cierta atracción en el mercado por parte de los clientes finales, a los que les gusta la idea de las fibras derivadas de la naturaleza. Algunos fabricantes de, por ejemplo, ropa interior o calcetines, proclaman que utilizan viscosa a base de bambú.

Por otra parte, las fibras de celulosa pueden ofrecer propiedades más parecidas a las del algodón que las que pueden ofrecer las fibras sintéticas, además de que los propios propietarios de las marcas son conscientes de los objetivos ecológicos y de la necesidad de que el mundo reduzca la dependencia de las materias primas petroquímicas que provocan un aumento de las concentraciones de CO2 en la atmósfera. Las fibras de celulosa procedentes de materias primas naturales parecen, por tanto, una forma atractiva de abordar la necesidad de soluciones ecológicas alternativas a las fibras de origen petroquímico para la creciente demanda mundial de fibras.

Las fibras de viscosa son muy suaves y confortables y se utilizan cada vez más en artículos que se llevan junto a la piel (ropa interior), o en prendas exteriores en las que la suavidad es primordial (chaquetas de punto, jerséis). Pero casi siempre en mezclas con fibras más duras, ya que la viscosa tiene poca resistencia a la abrasión (los calcetines 100% de viscosa se desharían en pocas puestas). Un uso creciente es en toallitas, donde se combina la suavidad con la absorción de agua y la degradabilidad.

Tecnon OrbiChem ha supervisado el aumento de la demanda mundial de fibras desde 1980 y el gráfico siguiente muestra la evolución. La demanda de fibras está muy vinculada al crecimiento del PIB mundial global y esto impulsa la tendencia observada. Se prevé que la demanda total alcance ~147 millones de toneladas en 2030 (como se muestra en el diagrama).

Dado el objetivo de reducir la producción de CO2, sustituir una parte de la demanda de fibra de poliéster mostrada en el gráfico por fibras de celulosa parece en primera instancia un paso obvio, aunque desde un punto de partida relativamente pequeño cuando las fibras de celulosa son sólo 6 millones de toneladas de la demanda total.

Sin embargo, las fibras celulósicas no son tan «verdes» como sugiere la simple afirmación de que proceden de fuentes naturales. La propia industria de la fibra de celulosa admite libremente que se podría y debería hacer más para que los procesos químicos de las fibras de celulosa fueran más respetuosos con el medio ambiente. Los dos procesos clave que funcionan en todo el mundo son el proceso de la viscosa, que produce casi el 90% del filamento y la fibra cortada de viscosa del mundo, y el proceso Lyocell, que representa otro 10%. El proceso de la viscosa se basa en el disulfuro de carbono (CS2), altamente tóxico, como disolvente y, aunque se recupera dentro del proceso, existe el reto de manipular este material, así como los vertidos a la atmósfera de residuos que incluyen azufre al aire y ácido sulfúrico. En los últimos años, las normas se han mejorado a medida que las últimas tecnologías se han implantado más ampliamente.

El proceso de Lyocell utiliza N-óxido de metilmorfolina (NMNO) como disolvente y, al reducir el volumen de residuos, se considera más respetuoso con el medio ambiente. El enfoque en la disminución de la entrada de CS2 altamente tóxico ha llevado al desarrollo del proceso de carbamato de celulosa actualmente visto como la opción más viable para sustituir o retroalimentar la tecnología de viscosa existente.

China es actualmente, con diferencia, el primer productor mundial de fibra de viscosa. En 2019, la producción de fibra de viscosa en China fue de 3.672 kt según las cifras de China Chemical and Fiber Economic Information (CCFEI). La estimación de Tecnon OrbiChem es que la producción mundial en 2019 fue de 4.528 kt, lo que significa que China representó el 81% de la producción mundial.

Estas cuestiones han impulsado un mayor desarrollo de soluciones para la «ecologización» de la industria de la fibra de celulosa, siendo el desarrollo más discutido la posibilidad de reciclaje. Varias empresas y organizaciones presentes en la conferencia describieron los avances en el reciclaje de las fibras de celulosa de las fábricas de ropa o del reciclaje postconsumo para volver a la pasta de celulosa. El principio general es extraer las fibras de celulosa de los restos de algodón o viscosa, de las prendas de vestir o incluso de los textiles mixtos que contienen fibras de celulosa y, a partir de ellos, generar pasta que puede mezclarse con piensos vírgenes generados a partir de la madera. Una fuente sugirió que podría haber disponibilidad de 20 millones de toneladas al año de residuos de algodón y 10 millones de toneladas al año de residuos de viscosa, aunque estas cifras parecen grandes dado que el volumen de producción de algodón no supera los ~25 millones de toneladas al año.

Entre las empresas con proyectos de este tipo se encuentran la importante empresa de fibras Lenzing, con su marca REFIBRA™, que fabrica fibra Lyocell basada en la reutilización de restos de algodón, y un objetivo corporativo de reducción del 50% de las emisiones de CO2 para 2030; Infinited Fiber (Finlandia), que también utiliza un proceso libre de CS2 y tiene vínculos con marcas de moda de gran volumen; y Re:newcell en Suecia, también con su producto de pulpa disolvente Circulose®, fabricado a partir de la recuperación del algodón de la ropa usada. En Suecia, Södra está trabajando en la pulpa disolvente a partir de textiles reciclados, aunque sigue en fase de desarrollo. Afirma que su objetivo a largo plazo es reutilizar todo tipo de productos textiles.

En los Países Bajos, KNN Cellulose ha desarrollado un producto con la marca Recell®, en el que se recuperan las fibras de celulosa de las plantas de tratamiento de aguas residuales. Hasta ahora, KNN Cellulose ha explorado el uso de este material en materiales compuestos, aunque también se está promoviendo su uso en fibras.

Un obstáculo es la disponibilidad de textiles posconsumo/residuos textiles. Mientras que los plásticos son ahora ampliamente recogidos y reciclados a través de las recogidas municipales, no se puede decir lo mismo de los textiles. Una mayor disponibilidad de este tipo de material reciclado a bajo coste sería sin duda de gran ayuda y existen iniciativas de la UE para implantar sistemas de reciclaje. Se buscan proveedores y socios con disponibilidad de textiles usados.

Además, mientras que la mayoría de los recicladores han tenido éxito con los restos de algodón de color blanco, la fibra postconsumo que contiene fibras mixtas y tintes es significativamente más difícil de manejar.

El coste de producción o el coste del ciclo de reciclaje para el proceso de la fibra de celulosa sigue siendo un problema. Ninguno de los productores ha sugerido que la economía de la producción se acerque al procesamiento de la pulpa de madera virgen, aunque existe la expectativa de que una mayor atracción por parte de los consumidores a través de los propietarios de marcas para productos «más verdes», una mejor disponibilidad de material reciclado y las economías de escala a medida que crece el tamaño de la planta para el producto reciclado contribuirán a que los costes de producción se acerquen mucho más a los de la fibra virgen.

La empresa de innovación del Grupo Metsä, Metsä Spring Ltd., y la empresa japonesa Itochu Corporation han creado una empresa conjunta y una planta de pruebas para una nueva tecnología de conversión de pasta de papel en fibras textiles.

Otros desarrollos incluyen la adición de fibras de cáñamo a la mezcla para hacer «Lyohemp». Esto está siendo investigado por TITK en Alemania. La Universidad de Aarhus, en Dinamarca, está investigando fuentes de celulosa procedentes de cultivos proteicos verdes (hierba). Otras iniciativas que contribuyen a una economía menos intensiva en CO2 son las técnicas de tintado de la pasta (investigadas por Aditya Birla).

Se están examinando las fibras de rayón para utilizarlas, por ejemplo, en el refuerzo de paneles interiores de automóviles como alternativa a las fibras basadas en el petróleo.

El término «nanocelulosa» se utiliza para referirse ampliamente a los nanocristales de celulosa (CNC) que se crean mediante la hidrólisis ácida de las fibras de celulosa. En Estados Unidos, Cotton Incorporated es una organización sin ánimo de lucro financiada por los productores de algodón con el objetivo de crear un mayor valor en la cadena de valor del algodón. Está estudiando formas de utilizar el CNC del algodón reciclado de desecho en materiales compuestos. El objetivo es generar materiales con mejores propiedades. Los institutos de investigación, incluidos los Institutos de Investigación de Suecia (RISE), están investigando las fibras con nanocelulosa.

Es inconcebible que las fibras de celulosa se acerquen a poder sustituir a las fibras sintéticas en un futuro previsible, dado que la demanda de poliéster, poliamida, etc. seguirá creciendo a medida que la población mundial crezca y el PIB mundial aumente. Al igual que ocurre con los productos químicos y los polímeros sostenibles en general, las fibras de celulosa son una herramienta a nuestra disposición para abordar los objetivos de reducción de la producción de CO2 y los objetivos de calentamiento global. Pero hay que hacer más para apoyar: el reciclaje textil y la disposición de los propietarios de marcas y de los consumidores a pagar precios más altos por el material reciclado en lugar de utilizar más recursos forestales. En lo que respecta a las fibras sintéticas y en general, si no se reduce la demanda, es imprescindible recurrir mucho más al reciclaje si queremos acercarnos a los objetivos de sostenibilidad.

Sin embargo, los celulósicos están creciendo (con una CAGR proyectada del 2,8% hasta 2025) más rápido que algunas fibras maduras como el acrílico o la poliamida, al menos en la actualidad, debido a la suavidad y la absorción de agua — cualidades similares al algodón.

Gillian Tweddle es Directora de Negocios – Estudios de Proyectos Individuales en Tecnon OrbiChem Ltd.