Georgia Tech quiere que las plantas de pulpa fabriquen baterías y lubricantes

La industria de productos forestales de Georgia, de 41.000 millones de dólares, está bajo presión, y un equipo de Georgia Tech afirma que la vía a seguir podría ser convertir las plantas de pasta kraft en biorrefinerías modulares que produzcan más que pulpa para papel.

Durante casi una década, Sankar Nair, profesor en la School of Chemical and Biomolecular Engineering y veterano investigador del Renewable Bioproducts Institute (RBI), ha liderado trabajos destinados a replantear cómo las instalaciones manejan el licor negro, el subproducto oscuro que queda tras separar la pulpa de las astillas de madera. Las fábricas tradicionales utilizan un circuito de recuperación química que consume mucha energía, con evaporadores multietapa y grandes calderas de recuperación para eliminar agua, quemar orgánicos para generar vapor y electricidad, y reciclar productos químicos.

Nair dijo que el proyecto comenzó como un esfuerzo para ahorrar energía: usar membranas para deshidratar el licor negro en lugar de evaporarlo, con el potencial de reducir ese consumo energético a la mitad. Luego el equipo descubrió que las membranas también podían fraccionar el licor negro en corrientes ricas en lignina y en ácidos orgánicos, lo que abre la puerta a productos de mayor valor.

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A partir de fracciones ricas en lignina, los investigadores ya han demostrado materiales carbonosos para ánodos de baterías y adsorbentes porosos utilizados en remediación y separaciones. En el lado de los ácidos orgánicos, Nair y Christopher Jones han convertido esos ácidos en moléculas de mayor peso que podrían convertirse en lubricantes industriales y aditivos. Según Nair, estos productos tienen una gran demanda y podrían alcanzar precios significativamente superiores a los de los productos convencionales de pulpa.

Pruebas de campo en una planta de Georgia

Un desafío importante es fabricar las membranas de forma económica y a escala industrial. Tequila Harris, profesora en la George W. Woodruff School of Mechanical Engineering, está liderando el cambio de la producción por lotes pequeños a un proceso continuo rollo a rollo para membranas de óxido de grafeno reducido. Harris dijo que el sistema está diseñado para producir láminas largas a velocidades superiores a 60 metros por minuto, evitando a la vez los disolventes orgánicos volátiles que se usan comúnmente en la producción de membranas.

La tecnología ahora avanza hacia pruebas de campo. El equipo está preparando módulos de membrana para un banco de pruebas que funcionará con licor negro kraft real en una planta de Rayonier Advanced Materials (RYAM) cerca de Savannah. El objetivo es recopilar datos de rendimiento y fiabilidad a largo plazo bajo condiciones reales de operación.

Ese trabajo llega en un momento en que el sector afronta fuertes pérdidas. Desde la década de 1990, la industria forestal de Georgia ha sufrido cierres de fábricas papeleras vinculados a la digitalización y al cambio en la demanda, incluidos tres cierres importantes de fábricas en 2025. La Georgia Forestry Commission estima que esos cierres eliminaron el mercado para 8.3 millones de toneladas de madera, mientras que la menor utilización de madera aserrada, los aranceles de importación y la escasez de mano de obra empeoraron la caída, según el 2026 Georgia AG Forecast.

La lignina como material para baterías

Los investigadores de Georgia Tech también ven una vía desde las plantas de pulpa hacia la cadena de suministro de baterías de EE. UU. Matthew McDowell, codirector del Georgia Tech Advanced Battery Center, dijo que el carbono derivado de la lignina podría sustituir al grafito en las baterías de ion litio, un material que no se produce ampliamente en EE. UU.

Valerie Thomas, Anderson Interface Chair of Natural Systems, dijo que el análisis de ciclo de vida y económico de su equipo encontró que el grafito a base de lignina puede reducir el uso de energía en un 84% y las emisiones de gases de efecto invernadero en un 92% frente al grafito sintético derivado del petróleo, además de disminuir otras emisiones contaminantes.

El esfuerzo en baterías podría conectarse eventualmente con una nueva instalación del Advanced Battery Center programada para abrir a finales de 2027, donde empresas e investigadores académicos podrán fabricar y probar celdas de baterías a escala completa para I+D traslacional.

La propuesta más amplia de Nair es incremental en lugar de todo de una vez: las fábricas no tendrían que gastar miles de millones en plantas completamente nuevas, sino que podrían añadir con el tiempo sistemas de fraccionamiento por membranas y de valorización. Si eso funciona, las plantas kraft podrían pasar de la producción de pulpa como mercancía hacia la biomanufactura avanzada —manteniendo empleos vinculados a instalaciones como la planta de RYAM en Jesup, Georgia, que emplea a más de 800 personas.