Las alternativas para la producción de grafeno suelen emplear materiales tóxicos o de costos prohibitivos, así como el uso de fuentes basadas en el petróleo. En busca de una forma ecológica de producir grafeno es que se recurrió a fuentes infrautilizadas de biomasa como material de partida para el proceso.
Estados Unidos | World Energy Trade | Todo El Campo | Cuando Ange Nzihou, experto en convertir los residuos de la sociedad en productos valiosos, visitó Princeton en 2022, trajo consigo una técnica para transformar biomasa residual en grafeno, un material con múltiples usos, desde baterías a células solares. Sabía que su método, basado en un catalizador de hierro no tóxico, ofrecía ventajas sobre otros que emplean sustancias químicas peligrosas, metales preciosos o combustibles fósiles.
Sólo había un problema: Nzihou no sabía exactamente cómo funcionaba el proceso.
“En mi trabajo como ingeniero químico, a menudo me interesan las propiedades finales de los materiales y cómo pueden aplicarse al mundo real” explica Nzihou, distinguido catedrático de Ingeniería Química del IMT Mines Albi – CNRS (Francia) que visitó Princeton a través del Programa Fulbright de Profesores Visitantes. “Pero si queremos optimizar las propiedades de los materiales que producimos, tenemos que entender qué ocurre en las escalas nano y atómica para que se produzca la transformación”.
Ahí es donde Claire White, profesora asociada de ingeniería civil y medioambiental y del Centro Andlinger de Energía y Medio Ambiente, vino a ayudar.
Como anfitriona de Nzihou en la Facultad, White aportó su experiencia en la caracterización de materiales a escala nanométrica y atómica para descubrir el mecanismo que permitía al hierro ayudar a convertir biomasa residual en grafeno.
El resultado no sólo fueron dos artículos, el primero publicado en ChemSusChem y el otro en Applied Nano Materials, que detallan el mecanismo y la promesa de utilizar el hierro como catalizador para transformar biomasa residual, como astillas de madera y otra biomasa rica en celulosa, en materiales de carbono de valor añadido. También fue una plataforma de lanzamiento para una colaboración continuada entre los dos grupos, que combinó la experiencia de cada uno de ellos para añadir nuevas dimensiones a sus programas de investigación.
UN DESCUBRIMIENTO DE PROPORCIONES NANOMÉTRICAS
El grafeno, una lámina de carbono puro de sólo un átomo de grosor, suele fabricarse por deposición química de vapor, un proceso muy utilizado en la industria de los semiconductores para producir recubrimientos uniformes. Sin embargo, según Nzihou, la deposición química de vapor suele depender de sustancias químicas peligrosas y tecnologías caras. Asimismo, dijo que las alternativas para la producción de grafeno suelen emplear materiales tóxicos o de costo prohibitivo, así como el uso de fuentes basadas en el petróleo.
En busca de una forma ecológica de producir grafeno, Nzihou y White recurrieron a fuentes infrautilizadas de biomasa como material de partida para el proceso. Por desgracia, la mayor parte de esa biomasa es rica en celulosa, un polímero abundante que se encuentra en las paredes celulares de las plantas. La celulosa ha demostrado ser difícil de convertir en materiales de carbono altamente ordenados, como el grafeno, sin utilizar catalizadores tóxicos o de metales de tierras raras, debido a la estructura y disposición de sus enlaces químicos.
Pero Nzihou descubrió que un catalizador de óxido de hierro podía lograrlo. Introduciendo el hierro en la biomasa y calentándola en un entorno con oxígeno limitado mediante un proceso conocido como carbonización, Nzihou demostró que era posible transformar la biomasa rica en celulosa en un material final con extensas regiones de láminas ordenadas de grafeno.
“Ange había demostrado que era posible utilizar hierro como catalizador”, explica White. “Pero la verdadera cuestión estaba en intentar comprender cómo el hierro proporcionaba este comportamiento catalítico”.
White recurrió a su experiencia en caracterización a escala atómica y nanométrica para encontrar la respuesta. Mediante técnicas como la dispersión total de rayos X, la espectroscopia Raman, la microscopia electrónica de transmisión y las mediciones magnéticas, los investigadores descubrieron que, en el transcurso del proceso de calentamiento, el catalizador de óxido de hierro se descomponía primero para formar nanopartículas dentro de la biomasa. Cuando la biomasa rica en celulosa empezó a disolverse a temperaturas más altas, precipitó en forma de capas de láminas de grafeno sobre la superficie de las partículas de hierro.
“De hecho, pudimos observar esta capa ordenada de átomos de carbono que se formó alrededor de las nanopartículas de hierro durante el proceso”, explica White.
Curiosamente, Nzihou y White descubrieron que unas pocas nanopartículas de hierro de mayor tamaño favorecían la formación de grafeno en regiones más extensas que muchas otras más pequeñas, una pista útil que podría servir de base a futuros esfuerzos por ampliar el proceso de transformación de biomasa residual en grafeno. Los investigadores siguen perfeccionando el proceso para aumentar el tamaño de las regiones de grafeno puro y reducir el número de defectos en el material final.
“Ahora que conocemos el mecanismo, podemos averiguar cómo mejorar el proceso y optimizar las propiedades de las láminas de grafeno en comparación con el método convencional de deposición química de vapor, e incluso estudiar formas de ampliarlo en un futuro próximo”, explica Nzihou. “Porque, al fin y al cabo, nuestro trabajo consiste en desarrollar materiales avanzados de carbono respetuosos con el medio ambiente, al tiempo que cerramos el ciclo del carbono y mitigamos las emisiones de dióxido de carbono”.
UNA PLATAFORMA DE LANZAMIENTO PARA COLABORACIONES FRUCTÍFERAS.
Los investigadores afirmaron que el proyecto les permitió aprovechar los conocimientos de unos y otros para avanzar en el campo de la utilización sostenible del carbono, y que la asociación inicial ha encajado desde entonces en múltiples proyectos de investigación en curso.
“Ha sido una colaboración apasionante”, afirma White. “Nunca me habría imaginado trabajando en estos materiales de carbono sostenible, pero estos proyectos con Ange me han brindado una oportunidad inmejorable para ampliar mi trabajo y añadir nuevas dimensiones a mi investigación”.
Para Nzihou, su estancia como becario Fulbright no ha sido más que un anticipo de lo que está por venir. Volverá al Centro Andlinger en marzo de 2024 como investigador visitante Gerhard R. Andlinger para seguir explorando formas de transformar fuentes infrautilizadas de biomasa en materiales avanzados de carbono con propiedades específicas para aplicaciones que van desde la agricultura al almacenamiento de energía y el secuestro de CO2.
Con White, planea ampliar el alcance de su trabajo uniendo la experiencia de otros miembros de la facultad de Princeton como Craig Arnold, Michele Sarazen y Rodney Priestley para desarrollar una estrategia de utilización sostenible del carbono. También pretende colaborar con el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) para explorar el uso de plasmas para alimentar diversos procesos de producción.
“Creo que esta investigación sobre el carbono que estamos realizando tendrá una repercusión increíble, porque aún quedan muchos retos apasionantes por superar en este campo”, afirma Nzihou. “Y creo que Princeton es el lugar adecuado para hacerlo. Cuando vi la estructura del Centro Andlinger, vi que tenía todo lo que necesitaría para desarrollar mi investigación”.
Se distinguen dos fases, la silvícola y la industrial. El dato incluye la mano de obra ocupada en el transporte de productos madereros.
Hébert Dell’Onte Larrosa | Montevideo | Todo El Campo | Fue presentado el boletín Estadísticas Forestales 2023, un documento de la Dirección General Forestal (DGF) del Ministerio de Ganadería, Agricultura y Pesca (MGAP).
La DGF “tiene entre sus funciones la generación, relevamiento, procesamiento, análisis y comunicación de la información de los recursos forestales a nivel nacional, industrial, consumo y comercialización de sus productos; y la información generada debe ser confiable, relevante, actualizada y disponible para diferentes públicos, estudiantes, sector privado, Instituciones públicas, investigadores y docentes relacionados o no al sector forestal”, se expresa en la página 3 del texto.
Agrega que Estadísticas Forestales 2023 “es un documento que resume la información relacionada con la extracción, producción y consumo de madera, la mano de obra ocupada y el comercio exterior del sector forestal en Uruguay”.
Allí se aportan “cifras revisadas y actualizadas al año 2022”, y se aclara que “en el proceso de revisión de versiones anteriores de ‘Estadísticas Forestales’ se han realizado algunas modificaciones, por lo que este documento reemplaza a los anteriores”.
MANO DE OBRA.
En el capítulo referido a la mano de obra, el boletín que tiene una extensión de casi 70 páginas referidas a diferentes aspectos de la forestación en Uruguay, se señala que el total promedio de personas empleadas es de 17.513, no incluyendo la mano de obra ocupada en el transporte de productos madereros.
Se distinguen dos fases, la silvícola y la industrial.
FASE SILVÍCOLA.
Silvicultura y otras actividades forestales incluye: viveros forestales y explotación de madera en pie (plantación, manejo de rebrote, replante, trasplante, aclareo y conservación de bosques y zonas forestadas).
Extracción de madera incluye: producción de madera en rollos para industrias manufactureras que utilizan productos forestales; producción de madera en rollos para su utilización en bruto y recolección y producción de leña.
Recolección de productos forestales distintos de la madera: esta clase comprende la recolección de productos forestales distintos de la madera (ej.: hongos) y otras plantas silvestres.
Servicios de apoyo a la silvicultura incluye: actividades de servicios forestales: inventarios forestales, servicios de consultoría de gestión forestal, evaluación de existencias maderables, extinción y prevención de incendios forestales, lucha contra las plagas forestales y actividades de servicios para la extracción de madera (transporte de trozas dentro del bosque).
FASE INDUSTRIAL.
Chipeado, Aserrado y Cepillado de la madera incluye: Chipeado, aserrado, cepillado y trabajo en máquina de madera. También se incluye las actividades de secado de madera e Impregnación.
Fabricación de Productos de madera incluye:
Fabricación de hojas de madera para enchapado y tableros a base de madera (tableros contrachapados, tableros de fibra y tableros de partículas, fabricación de madera compactada, fabricación de madera laminada encolada).
Fabricación de partes y piezas de carpintería para edificios y construcciones: fabricación de casas y productos de madera utilizados principalmente por la industria de la construcción: vigas; puertas, ventanas, contraventanas y sus marcos, escaleras, molduras, etc.
Fabricación de recipientes de madera: fabricación de cajas, cajones y envases similares de madera y otras bandejas de madera para operaciones de carga, etc.
Fabricación de muebles de madera.
Fabricación de papel y de productos de papel.
CUADRO CON DATOS DE MANO DE OBRA DESDE 2007 A 2022.
Se incluyen varios cuadros con datos de relevancia, el más completo detalla la mano de obra ocupada en un promedio anual entre los años 2007 y 2022.
El cuadro discrimina, basado en puestos de trabajo cotizantes al Banco de Previsión Social (BPS), el detalle de la fuerza laboral en cada fase de la actividad desde la fase silvícola hasta la fabricación de otros artículos de papel y cartón.
La importancia de fortalecer y ampliar la utilización e implementación de nuevas técnicas para edificar que posibiliten promover la optimización de los recursos.
Montevideo | Todo El Campo | Autoridades de Mevir y la Intendencia de Rocha asistieron al inicio de las obras de 50 viviendas sustentables en madera en Chuy. En la oportunidad, el presidente de Mevir, Juan Pablo Delgado, resaltó las ventajas de ese material, ya que permite reducir el tiempo de edificación un 50% respecto al de la vivienda tradicional y reducir un 40% el costo, además de ser un método amigable con el ambiente.
Participaron también en el lanzamiento el intendente de Rocha, Alejo Umpiérrez, y el alcalde de Chuy, Eduardo Calabuig, así como autoridades departamentales y las familias integrantes del plan.
Delgado destacó, en su oratoria, la presencia de Mevir en Chuy, por primera vez, tras la aprobación de la ley de urgente consideración (LUC), que posibilitó que el organismo pudiera intervenir en localidades con mayor número de habitantes. Con esta participación, la entidad suma casi 400 poblaciones en las que ha actuado.
Informó que el plan se desarrollará en un predio de más de 2 hectáreas, donado por la Intendencia, a través de la Junta Departamental. La construcción abarca un total de 50 viviendas, de entre uno y cuatro dormitorios, donde residirán unas 200 personas de la localidad.
El jerarca resaltó la importancia de fortalecer y ampliar la utilización e implementación de nuevas técnicas para edificar que posibiliten promover la optimización de los recursos.
La construcción en madera permite aprovechar una materia prima nacional, reducir en un 40% los costos de obra y disminuir a la mitad los tiempos respecto a la vivienda tradicional.
Además, es un sistema sustentable y amigable con el ambiente, indicó.
Añadió que la calidad de estas casas es muy alta, tanto por las excelentes terminaciones como por aspectos relativos a su habitabilidad, como los acústicos y térmicos.
Por otra parte, anunció un nuevo plan de viviendas nucleadas para la localidad de 18 de Julio y señaló que, por primera vez en un período, se producen tres intervenciones de Mevir, de manera simultánea, en el departamento, en Chuy, Castillos y 18 de Julio.
Umpiérrez, en tanto, se refirió al aporte de los terrenos de la comuna, que permitió la presencia de Mevir en la localidad. Esta intervención en Chuy será la más grande en madera del organismo, aseguró.
Una sola colonia adulta puede llegar a consumir más del 10% de una hectárea. Este porcentaje de perdida amerita que sea un componente obligatorio de los costos de plantación.
Montevideo | Todo El Campo | Martín Bollazzi, profesor de Protección Forestal en Facultad de Agronomía de la Universidad de la República expresó que “en la fase de plantación, las hormigas cortadoras son la plaga más perjudicial de la forestación. Una sola colonia adulta puede llegar a consumir más del 10% de una hectárea. Este porcentaje de perdida amerita que sea un componente obligatorio de los costos de plantación”.
Explicó que “el alto porcentaje de plantaciones forestales certificadas ha tenido un impacto significativo en la forma en que se controlan las hormigas cortadoras. La certificación impone normas que bien prohíben el uso de algunos insecticidas y formulaciones, impone restricciones en los que se usan, mandata a tener registros detallados de los procedimientos utilizados y consideración de los impactos ambientales y sociales ocasionados. El cumplimiento de estas normas se audita de forma periódica para que los productores y empresas accedan a la certificación y por lo tanto a mejores mercados donde colocar sus productos”.
“Lo más destacable de la influencia del proceso de certificación sobre el control de hormigas es que se han incorporado sistemas de monitoreo de población de las hormigas para determinar en qué áreas del predio se controla e inclusive que reducción de dosis se puede considerar”, expresó en declaraciones publicadas en La Mañana.
UN AÑO CON MUCHAS HORMIGAS.
“Se ha hablado mucho de hormigas, yo creo que su presencia tiene que ver con el año y con la seca que tuvimos”, pero “lo que hay que tener en cuenta en la incidencia de una plaga es el solapamiento del ciclo de la plaga y el ciclo de los cultivos”, agregó el profesor Martín Bollazzi.
“Este año el ciclo de las hormigas cortadoras se corrió hacia el otoño tardío más cerca del invierno por un tema de la seca y las temperaturas benevolentes que hemos tenido para la época”.
Otro factor es que los insectos tienen ciclos que cambian: “Hay años complejos, pero en los 4 o 5 años siguientes no causan problemas, y luego de ese tiempo vuelven a aparecer. Son condiciones que no se dan todos los años, pero en algún año en particular hay condiciones apropiadas para que las poblaciones crezcan mucho más. Este año las hormigas cortadoras son un problema, pero no significa que el año próximo vaya a ocurrir de nuevo, aunque tampoco hay que excluir esa posibilidad”, advirtió.
La empresa forestal amplió la certificación FSC® por el servicio ecosistémico en el área de palmares de Butiá Yatay, ubicado en Paysandú. Esto la convierte en la primera compañía en obtener esta certificación en Uruguay.
Paysandú | Todo El Campo | La ampliación de la certificación FSC® al servicio ecosistémico para el área de palmares de Butiá Yatay, ubicado en el predio Santo Domingo, en Paysandú, reconoce el aporte en mejorar la biodiversidad de un ecosistema endémico y amenazado de Sudamérica.
Los servicios del ecosistema son los beneficios que las personas obtienen de la naturaleza. FSC® ofrece la posibilidad de certificarlos demostrando el impacto positivo de la gestión forestal responsable y sostenible en la protección y conservación de un ecosistema. A raíz de esto, Montes del Plata es la primera empresa en Uruguay en obtener este reconocimiento.
Para obtener la certificación se demostró el efecto de las actividades de manejo sobre la biodiversidad en el ecosistema de palmares. Para esto, Montes del Plata trabajó junto al Grupo Biodiversidad y Ecología de la Conservación de la Facultad de Ciencias de la Udelar – conformado por el coordinador Dr. Alejandro Brazeiro, la Lic. Alejandra Betancourt, el Lic. Federico Haretche, Lic. Alexandra Cravino y Lic. Pablo Fernández-, con el fin de definir y evaluar los indicadores clave en los palmares con y sin pastoreo de ganado.
En este caso, los servicios están relacionados con el hábitat, refugio y alimentación, que va desde las flores hasta los frutos, y también con lo cultural, por ser un elemento identificatorio de la zona: “los palmares de Quebracho”.
Con respecto a los indicadores, se utilizaron mamíferos de mediano y gran porte, identificados con cámaras trampa y aves.
Se estudió también la complejidad de la estructura vegetal a través de una serie de variables medidas a campo.
En la zona sin pastoreo, la estructura vegetal mostró mayor cantidad y variabilidad de especies, con mayor cobertura y altura de arbustos, herbáceas y estratos de palmeras adultas, y se detectaron mayor cantidad de especies de aves y mamíferos; incluso algunas especies fueron encontradas únicamente en esta zona. “La exclusión del ganado en Santo Domingo ha sido una medida de manejo favorable para mejorar el hábitat y por consiguiente el estado poblacional, la expansión y densificación de la palmera Butiá Yatay, y generar una mayor complejidad de la vegetación. Todo esto permite mantener comunidades de aves y mamíferos”, afirmó Horacio Giordano, responsable de medio ambiente de Montes del Plata.
Embrapa Bosques es la única institución en Brasil que tiene el conocimiento de la creación del nematodo utilizado en el control biológico (Nematec), incluyendo haber transferido esta tecnología a Argentina, Chile y Uruguay.
San Pablo, Brasil |Todo El Campo | En 2022, el programa de control de la avispa de la madera generó beneficios económicos, atribuidos a la participación de la Empresa Brasilera de Investigación Agropecuaria (Embrapa), por un monto superior a los 302,7 millones de reales.
Ese valor se refiere al precio de la madera en pie, que se obtiene en el lugar de plantación, que es la práctica más común de comercialización de la madera.
El Ing. Agr. Emiliano Santarosa, de Embrapa Florestal, uno de los responsables de realizar la evaluación de impacto explicó que el objetivo principal de la tecnología es mantener la población de la plaga por debajo del nivel económico de daño y asegurar la reducción del número de árboles atacados, la supervivencia, productividad y calidad de los pinos.
“El manejo integrado, que involucra el monitoreo de plagas, el control biológico y el manejo silvícola, reduce significativamente el daño y las pérdidas causadas por la avispa de la madera en el campo, lo que resulta en una mayor productividad de los sistemas de producción de pino y garantiza la producción y el suministro de madera en el sector. Actualmente varias empresas forestales, destacando las asociaciones APRE (Asociación de Empresas Forestales de Paraná), ACR (Asociación de Empresas Forestales de Santa Catarina), Ageflor (Asociación Gaucha de Empresas Forestales) y Sindimadeira (Asociación de Productores de Madera de la Región de Montaña), adoptan esta tecnología que ya forma parte del programa de manejo en plantaciones de pino, impactando positivamente en toda la cadena productiva”, dijo Santarosa.
De los 302,7 millones mencionados, el 50% refiere a los impactos económicos generados por la solución tecnológica de Embrapa Florestas; el otro 50% de los impactos respectivos se atribuyen al Fondo Nacional de Control de Plagas Forestales (Funcema) y a las empresas que lo mantienen.
“Es importante destacar que este valor se refiere a los beneficios económicos resultantes del uso de la tecnología, y los valores absolutos de la producción del bosque de pino (Valor Bruto de Producción) siguen siendo significativamente más altos y de gran expresión en Brasil, que de alguna manera también tiene una relación con esta tecnología debido a la garantía de la producción de madera de pino a nivel nacional”, agregó Santarosa.
El impacto se calcula con base en el método del superávit económico, que implica análisis de aumento de productividad, reducción de costos, valor agregado, entre otros indicadores. También se consideran factores como las estimaciones del área de adopción y la consulta con empresas y productores.
Los métodos utilizados para el análisis económico aún consideran: Índice de Costo-Beneficio (B/C); Valor Actual Neto (VPN) y Tasa Interna de Retorno (TIR), que también se calculó en simulaciones sobre sensibilidad a costos y beneficios.
IMPACTOS AMBIENTALES.
El programa de manejo integrado de la avispa de la madera recomienda el uso de tecnologías que sean ambientalmente apropiadas, ya que utiliza técnicas silvícolas de prevención y control biológico que no causen impactos negativos en el medio ambiente.
Se destacan los siguientes índices: cambio en el uso de la tierra, uso de insumos agrícolas y conservación de la biodiversidad.
El criterio de cambio en el uso directo de la tierra se ve impactado positivamente debido a la alta productividad de las plantaciones de pino y la garantía de producción posibilitada a través del adecuado control de la plaga, beneficiando a todo el sector productivo.
Los impactos en los indicadores «cambio en el uso indirecto de la tierra» se deben principalmente al control biológico de plagas y la menor presión sobre la apertura de nuevas áreas. Este último ítem tiene un impacto indirecto positivo en la conservación de la biodiversidad, ya que la madera de los bosques de pino con control de avispas de madera permite el suministro de materia prima y una mayor productividad por unidad de área, y al mismo tiempo reduce la presión sobre los bosques nativos, con el mantenimiento de bosques nativos y corredores de vida silvestre.
“Además, las plantaciones forestales son cultivos perennes, con cobertura permanente del suelo y generalmente se despliegan en áreas marginales para uso agrícola, lo que sirve para diversificar la producción y la cobertura forestal en diferentes regiones. Desde un punto de vista ambiental, el gran beneficio de esta tecnología radica en el control biológico de enemigos naturales, sin necesidad de utilizar insumos químicos u otros métodos para controlar la plaga”, destacó Santarosa.
Con respecto a las emisiones a la atmósfera, al adoptar la tecnología, se proporciona una mayor productividad -evitando pérdidas por daños por plagas- y, por lo tanto, el secuestro y fijación de mayores cantidades de CO². Por lo tanto, en el ámbito regional, tiene un efecto positivo en relación con el balance de carbono y las relaciones climáticas.
La tecnología reduce indirectamente el uso de agroquímicos (uso de insumos agrícolas), ya que todo el manejo para el control de plagas se lleva a cabo a través de enemigos naturales y método de control biológico, impactando indirectamente en la calidad del suelo y el agua.
IMPACTOS SOCIALES.
En cuanto a los impactos sociales, la tecnología afecta directamente aspectos de trabajo/empleo, ingresos, gestión y administración en propiedades y empresas.
En las pequeñas explotaciones, proporciona impactos positivos específicos en la calificación y la oferta de trabajo, influyendo en la calificación para las actividades de gestión forestal.
En grandes propiedades y empresas, el resultado de la evaluación es similar, matando varios empleos y sectores especializados en el monitoreo de la avispa de la madera y el manejo del Pinus, además de los beneficios sociales generales del sector forestal a lo largo de la cadena productiva.
En general, debido a la necesidad de capacitación para la detección, monitoreo y control de plagas, la adopción de la tecnología proporciona importantes impactos positivos en el indicador de «capacitación».
Embrapa Bosques es la única institución en Brasil que tiene el conocimiento de la creación del nematodo utilizado en el control biológico (Nematec), incluyendo haber transferido esta tecnología a Argentina, Chile y Uruguay.
Así, además de los impactos económicos, sociales y ambientales positivos, la tecnología también proporciona impactos en el conocimiento, la formación y las relaciones político-institucionales, que son altamente significativas y favorables para Embrapa y la sociedad.
Los resultados de la evaluación de impacto, en las tres dimensiones los efectos de la tecnología fueron positivos.
