Las fibras vegetales: materiales ancestrales para un futuro sostenible en el desarrollo de productos
Resumen
Latinoamérica se caracteriza por la riqueza biótica y la biodiversidad de sus ecosistemas que desde épocas prehispánicas fueron el sostén de los asentamientos humanos de todo el continente. Esta diversidad favoreció el surgimiento de comunidades indígenas caracterizadas por el territorio, que les proporcionaba lo que requerían para su sustento y desarrollo. Las fibras vegetales han sido desde esas épocas un factor de identidad y un reflejo de riqueza cultural material e inmaterial. Lazos, vestimentas, aperos, mochilas y demás objetos de las etnias indígenas y de la cultura campesina latinoamericana son reflejo de saberes. La invasión de los polímeros derivados del petróleo relego y amenazó la continuidad en el uso de las fibras vegetales. Las botas plásticas, los lazos de polipropileno, los mantos y telas de poliéster pusieron por décadas a las fibras vegetales en un segundo plano y propiciaron la desaparición de saberes ancestrales manifiestos en artesanía utilitaria.
Sin embargo, el amenazante incremento del calentamiento global, la contaminación de recursos hídricos con plásticos y las enormes consecuencias en los ecosistemas a causa nuestra demanda por el petróleo y sus derivados, ha llevado al mundo en las últimas décadas a fortalecer la investigación y desarrollo en nuevos materiales y aplicaciones de las fibras vegetales y los subproductos de la agroindustria, para reemplazar o minimizar el uso de los plásticos.
Ahora es Latinoamérica una de las regiones con más potencial de bioprospección en el uso y aprovechamiento de fibras vegetales, tanto por la abundancia y diversidad que posee como por los saberes, técnicas y conocimientos que están vinculados con las comunidades rurales de todo el continente. Sin embargo, pareciera que nos estamos rezagando en la investigación alrededor de las fibras y su potencial en nuevos materiales y aplicaciones. ¿Qué fibras son mejores en el desarrollo de materiales compuestos?, ¿cuáles son las ventajas y consecuencias ambientales de incrementar su uso y aprovechamiento?, ¿cómo beneficia y/o afecta a las comunidades rurales que producen estas fibras? ¿Cuáles son sus cualidades físicas y mecánicas?, son algunas de las muchas preguntas que deberíamos desde la investigación estar indagando. Y aunque existen diversos procesos investigativos en la academia a este respecto, la revisión de artículos indexados y publicaciones académicas parece indagar que son otras regiones como Europa, Norteamérica y Asia las que están tomando la delantera en la investigación, uso y aplicación de las fibras en nuevos materiales y productos, a pesar de no contar con una biodiversidad como la Latinoamericana. En la Universidad Jorge Tadeo Lozano de Bogotá, desde la Escuela de Diseño de producto estamos enfocados, en investigar en el uso de fibras vegetales y subproductos de la agroindustria para el desarrollo de nuevos materiales y aplicaciones. El diseño tuvo un rol muy importante en la masificación del uso de los plásticos, ahora debe ser parte activa en la búsqueda de materiales alternativos que potencien el aprovechamiento sostenible de los recursos y el fortalecimiento de desarrollos de producto para economías locales. Las fibras vegetales fueron en el pasado la cuna de saberes locales para resolver las necesidades cotidianas y rurales, es tiempo que retomemos esta ruta. Un grupo de investigadores conformado por profesores y estudiantes de pregrado y posgrado, en asocio con instituciones de investigación agrícola y comunidades productoras de fibras, estamos en la búsqueda de desarrollar nuevos materiales compuestos (ACM)1 biopolímeros y sistemas de transformación tecnológica local, para incentivar el uso y aplicación de materiales locales en el desarrollo de productos capaces de competir con los fabricados en materiales plásticos, pero con todas las ventajas que implica el uso de materiales biodegradables y sostenibles. Este artículo describe la ruta que como investigadores estamos recorriendo e invita a pares de otras latitudes a vincularse con este esfuerzo.
Citas
Abdellaoui, H.; Bensalah, H.; Echaabi, J.; Bouhfid, R. & Qaiss, A. (2015). Fabrication, characterization and modelling of laminated composites based on woven jute fibres reinforced epoxy resin. Materials & Design, 68, 104-113.
Ariza, R.; Benasso, T.; Dorado, C.; Flores, F.; Ramirez, R. y Yoguel, V. (2014). Objeto fieltro, oportunidades para agregar valor a la cadena lanera. Instituto nacional de tecnología industrial. Centro de investigación y desarrollo en diseño industrial. 152.
Asim, M.; Abdan, K.; Jawaid, M.; Nasir, M.; Dashtizadeh, Z.; Ishak, M. R. & Hoque, M. E. (2015). A Review on Pineapple Leaves fibre and its composites. International Journal of Polymer Science. http://dx.doi.org/10.1155/2015/950567
ASTM (2007). Standard Test Method for Flexural Properties of Polymer Matrix Composite Materials. ASTM International, West Conshohocken, PA. doi: 10.1520/D7264_D7264M-07
ASTM (2008). Standard test method for tensile properties of polymer matrix composite materials. ASTM International, West Conshohocken, PA. doi: 10.1520/D0638-08
ASTM (2010). Standard Test Method for Impact Resistance of Flat, Rigid Plastic Specimens by Means of a Falling Dart (Tup or Falling Mass). ASTM International, West Conshohocken, PA. doi: 10.1520/D5628-10
Bavan, D. S. & Kumar, G. C. M. (2010). Potential use of natural fiber composite materials in India. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 29(24): 3600-3613. https://doi.org/10.1177/0731684410381151
Bogoeva-Gaceva, G.; Avella, M.; Malinconico, M.; Buzarovska, A.; Grozdanov, A.; Gentile, G. & Errico, M. E. (2007). Natural fiber eco-composites. Polym. Compos. 28: 98-107. doi:10.1002/pc.20270
Boujmal, R.; Essabir, H.; Nekhlaoui, S.; Bensalah, M. O.; Bouhfid, R. & Qaiss, A. (2014). Composite from polypropylene and henna fiber: structural, mechanical and thermal properties. Journal of Biobased Materials and Bioenergy, 8(2), 246-252.
Castro, D.; Ruvolo-Filho, A. & Frollini, E. (2012). Materials prepared from biopolyethylene and curaua fibers: Composites from biomass. Polymer Testing, 31(7), 880-888.
Chung, D. (2010). Composite materials: science and applications. Springer Science & Business Media, 318.
España, J. M. y Barbosa, E. (Julio 2017). Las fibras naturales como foco de desarrollo sostenible en Latinoamérica. Desde la investigación transdisciplinar y sin fronteras. XI Convención Internacional sobre Medioambiente y Desarrollo Sostenible. Memorias. La Habana, Cuba, 910 pp.
España, J. M. y Peña, V. (2013). Estrategia para el mejoramiento ambiental de las prácticas productivas y aumento de la productividad del fique en mercados verdes. Tesis de Grado. Maestría en Gestión Ambiental. Pontificia Universidad Javeriana. Bogotá. 136 pp.
España, J. M.; Rodriguez, J. y Romero, D. (2019). Experiencias pedagógicas que detonan oportunidades locales, Actio. Journal of technology in design, film arts and visual communication. 103-107.
FAO-CFC (2001). Alternative Applications for Sisal and Henequen. Proceedings of a Seminar held by the Food and Agriculture Organization of the UN (FAO) and the Common Fund for Commodities (CFC). Rome, 13 December 2000. Technical Paper No. 14. http://www.fao.org/docrep/004/Y1873E/Y1873E00.HTM
Fowler, P. A.; Hughes, M. J. & Elias, R. M. (2006). Review biocomposites: Technology, environmental credentials and market forces. J Sci Food Agric, 86, 1781-1789.
Gopinath, A.; Kumar, M. S. & Elayaperumal, A. (2014). Experimental investigations on mechanical properties of jute fiber reinforced composites with polyester and epoxy resin matrices. Procedia Engineering, 97, 2052-2063.
Groover, M, (1997). Fundamentos de manufactura moderna: materiales, procesos y sistemas. Pearson Educación.
Hoyos, C. & Vázquez, A. (2012). Flexural properties loss of unidirectional epoxy/fique composites immersed in water and alkaline medium for construction application. Composites Part B: Engineering, 43(8), 3120-3130.
Jaramillo, N.; Hoyos, D. y Santa, J. F. (2016). Composites with pineapple-leaf fibers manufactured by layered compression molding. Ingeniería y Competitividad, 18(2): 151-162.
John, M. J. & Thomas, S. (2008). Biofibers and biocomposites. Carbohydr. Polym., 71(3), 343-364.
Joshi, S. V.; Drzal, L. T.; Mohanty, A. K. & Arora, S. (2004). Are natural fiber composites environmentally superior to glass fiber reinforced composites? Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 35(3), 371-376.
Leao, A.; Souza, S.; Cherian, B.; Frollini, E.; Thomas, S.; Pothan, L. & Kottai, S. (2010). Pineapple Leaf Fibers for Composites and Cellulose. Molecular Crystals and Liquid Crystals, 522, 336-341. DOI: 10.1080/15421401003722930.
Linares E. (1994). Inventario preliminar de las plantas utilizadas para elaborar artesanías en Colombia. Universitas Scientiarium, 2, 7-43.
Linares, E. L.; Figueroa, Y.; Galeano, G. y García, N. (2008). Fibras vegetales empleadas en artesanías en Colombia. Artesanías de Colombia S.A. Ministerio de Comercio, Industria y Turismo; Instituto de Ciencias Naturales Facultad de Ciencias- Universidad Nacional de Colombia. 333 pp.
Mohammed, L.; Ansari, M. N. M.; Pua, G.; Jawaid, M. e Islam, M. S. (2015). A Review on Natural Fiber Reinforced polymer composite and its applications. Int. J. Polymer Science. http://dx.doi.org/10.1155/2015/243947
Mohanty, A.; Misra, M. y Drzal, L. (2002). Sustainable bio-composites from renewable resources: opportunities and challenges in the green materials world. Journal of Polymers and the Environment, 10(1-2), 19-26.
Mohanty, A. K.; Misra, M. and Hinrichsen, G. (2000). Biofibres, biodegradable polymer and composites: an overview. Macromol Mater Eng, 276/277, 1-24
Moreno, G. (2017). Mechanical Properties Characterization of Advanced Composite Materials- Book Review. Ciencia y Poder Aéreo, 12(1), 288-290.
Neira-García, A.; Martínez-Reina, A. & Orduz-Rodríguez, J. (2016). Análisis del mercado de piña Gold y Perolera en dos principales centrales mayoristas de Colombia. Corpoica Ciencia y Tecnología Agropecuaria, 17(2), 149-165.
Peréz A. Inventario crítico de las máquinas desfibradoras en México (1830-1890): una propuesta de documentación histórica y evaluación técnica para la investigación en diseño industrial. Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Azcapotzalco, 1999.
Sathish, T. & Periyasamy, P. (2017). Checking the Mechanical Properties of Ananas comosus leaf fiber reinforced polymer composite material. International Journal of Pure and Applied Mathematics, 116(24), 243-253.
Saiter, J.; Dobircau, L. & Leblanc, N. (2012). Are 100% green composites and green thermoplastics the new materials for the future? International Taj, S.; Ali, M. & Khan, S. (2007).Natural fiber-reinforced polymer composites: review. Proc Pakistan Acad Sci, 44(2), 129-144.
Valero-Valdivieso, M.; Ortegón, Y. & Uscategui, Y. (2013). Biopolímeros: avances y perspectivas. Dyna, 80(181), 171-180.
Wambua, P.; Ivens, J. & Verpoest, I. (2003). Natural fibres: can they replace glass in fibre reinforced plastics? Compos Sci Technol, 63, 1259-1264.
Zah, R.; Hischier, R.; Leão, A. L.; Braun, I. (2007). Curauá fibers in the automobile industry–a sustainability assessment. Journal of Cleaner Production,15 (11-12), 1032-1040.
Los autores/as que publiquen en esta revista ceden los derechos de autor y de publicación a "Cuadernos del Centro de Estudios de Diseño y Comunicación", Aceptando el registro de su trabajo bajo una licencia de atribución de Creative Commons, que permite a terceros utilizar lo publicado siempre que de el crédito pertinente a los autores y a esta revista.