Presentación de los resultados preliminares de 2012 y 2013 del proyecto europeo CELLUWOOD, en la feria internacional Habitat (España, 11-14 febrero 2014). Coordinador y responsable técnico del proyecto: Miguel Ángel Abián El proyecto CELLUWOOD se enmarca en el programa Eco-innovation First Application and Market Replication Projects, promovido por la Comisión Europea para promover soluciones “eco-innovadoras” en procesos, técnicas, servicios, productos o tecnologías, con el objetivo de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y disminuir el uso de petróleo y sus derivados. En el proyecto se han desarrollado bioresinas, no derivadas del petróleo, para laminar madera y poder aplicarla en grandes construcciones, donde ahora la resistencia de la madera no es suficiente. Así se fomentará el uso de este material renovable y se evitará el uso de adhesivos petroquímicos. Además, estas bioresinas se están empleando para reparar defectos de la madera, como grietas y nudos, lo cual mejorará su aprovechamiento. Las bioresinas generarán un nuevo y mayor mercado para la madera en construcción. Esto estimulará las economías rurales en toda la Unión Europea, promoviendo una óptima gestión forestal además de una significativa reducción de la huella de carbono en el sector de la construcción. Este proyecto está cofinanciado por el IVACE (Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial) y fondos europeos FEDER.

1. Nuevos materiales para la construcción
hechos de madera reforzada con
nanocelulosa y bioresinas
Autor: Miguel Ángel Abián (AIDIMA)

2. Consorcio y financiación del
proyecto
Socios:
– AIDIMA (Instituto Tecnológico, España)
– InWood Developments (PYME, Reino Unido)
– Tecnifusta (PYME, España)
– Contemporary Building Design (PYME, Eslovenia)
– Chimar Hellas S.A. (PYME, Grecia)
– Brunel University (Universidad, Reino Unido)
– InnovaWood (Red europea, Bélgica)
Financiación:
El proyecto, de 3 años de duración, está cofinanciado por el programa CIP Eco-
innovation First Application and Market Replication Projects de la Comisión
Europea, por el IVACE (Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial) y por
el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

3. Consorcio y financiación del
proyecto

4. Objetivos generales del proyecto
Objetivo principal
El principal objetivo que se espera alcanzar con este proyecto es el desarrollo, mediante
reingeniería, de materiales resistentes hechos de madera adecuados para la
construcción de edificios.
Para ello, la madera se reforzará mediante membranas celulósicas y mediante la unión de
las láminas de madera por bioresinas o compuestos de fibras naturales, en lugar de por
resinas procedentes del petróleo, como viene siendo habitual. De este modo, al reforzarse
la madera, los nuevos materiales podrán utilizarse en estructuras que deban aguantar
grandes cargas portantes o dinámicas, donde hasta ahora la madera no puede utilizarse.
Resultados esperados
Los nuevos materiales de madera para construcción que se producirán en el proyecto:
– Serán más resistentes que los actuales.
– Tendrán emisiones de CO2 más bajas que otros materiales de construcción (acero,
hormigón).
– Reducirán significativamente la energía capturada en las estructuras de edificios.
– Crearán nuevas oportunidades para la captura del carbono y su almacenamiento.
– Minimizarán los puentes térmicos mediante capas de aislamiento.
– Mejorarán las posibilidades para el reciclado con bajo impacto medioambiental de
los materiales de desecho que se producen en la demolición de edificios.

5. Objetivos específicos del proyecto
1) Aprovechamiento de la madera de reducidas dimensiones
Utilizar para madera estructural madera de los bosques europeos, que
actualmente no se utiliza para ese fin por su pequeña escuadría y su baja
calidad.
2) Desarrollo de bioresinas para madera
Desarrollar adhesivos que sirvan para laminar madera y que provengan de
fuentes renovables y sostenibles.
La industria química no ha desarrollado hasta la fecha adhesivos sin dependencia
del petróleo capaces de mejorar la resistencia mecánica de grandes estructuras
de madera laminada destinadas a la construcción, como son las vigas y
columnas que soportan cargas estructurales.
3) Madera reforzada más resistente
Reforzar madera mediante membranas celulósicas y mediante la unión de las
láminas de madera por bioresinas o compuestos de fibras naturales.
Esta madera reforzada permitirá el uso de la madera como material estructural en
grandes construcciones.

6. Resultados obtenidos
Laminado de madera estructural a partir de madera de
pequeñas dimensiones
Se ha investigado en detalle la utilización de madera europea de pequeño
diámetro y poco utilizada hasta ahora.
Se han descrito 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.
Los tipos de árbol que se consideran de interés para el proyecto son castaño
(Castanea sativa), abeto de Douglas (Pseudotsuga menziesii), alerce (Larix
decidua Mill), pícea común o de Noruega (Picea abies) y pícea de Sitka (Picea
sitchensis). Asimismo, se han definido procesados preliminares para el laminado
de la madera.

7. Resultados obtenidos
Bioresina y refuerzo de la madera
Se han analizado diferentes sistemas de adhesión para los materiales
CELLUWOOD:
– 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.
– CNSL (Cashew nut shell liquid o líquido de la cáscara de nuez del
anacardo).
Estas materias primas naturales se ensayaron para averiguar su capacidad de
curar en frío o en caliente. Para ello se evaluó su resistencia a tracción según
normas EN e ISO y luego se aplicaron al laminado de los materiales usados en
este proyecto.
Para el proyecto se ha decidido usar principalmente una bioresina basada en
lignina, de coste muy reducido.

8. Resultados obtenidos
Bioresina y refuerzo de la madera
Se han desarrollado también dos clases de adhesivos para madera reforzada,
basados en nanocelulosa: epoxi reforzado con nanocelulosa y caseína reforzada
con nanocelulosa.
Se ha averiguado que ambos adhesivos pueden usarse a temperatura ambiente
con presión baja, y mostrar una alta resistencia.
Usando el epoxi reforzado con nanocelulosa, la resistencia a cizalladura puede
aumentar más de un 40% con una adición de nanocelulosa del 5%. La adición de
nanocelulosa mejora significativamente la resistencia de la unión. 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.

9. Resultados obtenidos
Bioresina y refuerzo de la madera
Gel de nanocelulosa usado en el
proyecto
Reparación de un nudo mediante la
bioresina de lignina

10. Resultados obtenidos
Desarrollo de nuevas vigas y columnas ecológicas
Se han fabricado hasta ahora vigas laminadas mediante la bioresina de
lignina. 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.
Este problema ha sido solucionado ya modificando ligeramente la
formulación de la bioresina.
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.

11. Resultados obtenidos
Desarrollo de nuevas vigas y columnas ecológicas
Problema inicial de delaminación a
presiones moderadas

12. Resultados obtenidos
Desarrollo de nuevas vigas y columnas ecológicas
Viga laminada con la última formulación de la bioresina.
No aparece delaminación a presiones elevadas

13. Resultados obtenidos
Desarrollo de nuevas vigas y columnas ecológicas
Viga laminada con la última formulación de la bioresina.
A pesar de que se alcanza el punto de rotura, no
aparece delaminación

14. Resultados obtenidos
Comprobación del impacto medioambiental y Análisis
del Ciclo de Vida (ACV)
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.).
El análisis de la parte medioambiental 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 ahora.

15. Muchas gracias por
su atención
Miguel Angel Abian