Los polímeros reforzados con fibras naturales se han convertido en uno de los métodos más populares para mejorar las características mecánicas y el carácter sostenible de los polímeros.

La incorporación de celulosa en sus diferentes formas, como fibras lignocelulósicas, microfibras de celulosas, nanofibras de celulosa, o nanocelulosa cristalina, mejoran significativamente las propiedades mecánicas de los biocomposites.

Cada agente biorreforzante posee propiedades particulares, por lo que dependiendo del proceso deberá valorarse el más adecuado. En cualquier caso, parece ampliamente aceptado que el empleo de nanocelulosa potencia estas propiedades únicas de las fibras naturales, como un bajo peso, un alto módulo elástico, estabilidad dimensional, bajo coeficiente de dilatación térmica, resistencia a la tracción y el alargamiento en la rotura, además aporta mayor transparencia e impermeabilidad.

En cuanto a las matrices, es posible aplicar nanocelulosa a todo tipo de matrices plásticas como PP, PET, PLA, PVA, goma, neumáticos, o a otros materiales como el caucho natural.

La nanocelulosa tiene la capacidad de convertir a la electrónica en biodegradable. Actualmente, las aplicaciones de la celulosa en el campo de la electrónica se están expandiendo en ámbitos que van desde el aislamiento hasta el almacenamiento de energía, pantallas, dispositivos semiconductores e incluso células solares.

En los últimos años, la electrónica verde basada en biopolímeros celulósicos se complementa con generadores de energía livianos, portátiles y flexibles basados en nanocelulosa para proporcionar energía a la electrónica portátil mediante la recolección de energía mecánica en aparatos triboeléctricos y piezoeléctricos. La enorme ventaja ecológica de los dispositivos electrónicos y termoeléctricos basados en nanocelulosa es su inherente biodegradabilidad. A medida que estos dispositivos se han vuelto omnipresentes en la sociedad moderna y prevalecen en todas las facetas de las actividades humanas, y la vida útil de los dispositivos electrónicos se acorta cada vez más, la presión sobre los sistemas de gestión de desechos electrónicos se hace cada vez mayor. Esto plantea un problema ecológico creciente, y una alternativa a la electrónica tradicional es la electrónica biodegradable como el reemplazo más viable para abordar el problema de los desechos electrónicos incontrolables y reducir la huella ambiental de los dispositivos.

Recientemente, la nanocelulosa se ha utilizado para la preparación de carbono poroso para ser utilizado como electrodo supercondensador de alto rendimiento.

La nanocelulosa se puede utilizar en sistemas de almacenamiento de energía, baterías de papel, supercondensadores, pantallas de papel, biosensores, así como en diversos dispositivos electrónicos y optoelectrónicos. Entre ellos, transistores transparentes, diodos emisores de luz, células solares, antenas y dispositivos de identificación por radiofrecuencia, altavoces de alto rendimiento y actuadores ligeros.

Igualmente, puede emplearse para la fabricación de materiales inteligentes capaces de cambiar su forma, propiedades o comportamiento en respuesta a entradas eléctricas, luz, temperatura, pH, fuerza magnética u otros estímulos para desarrollar sistemas de actuación sensorial.

Así, puede verse como las posibilidades tecnológicas de la nanocelulosa son inmensas, y tienen capacidad para liderar la próxima revolución tecnológica.

El uso de nanocelulosa durante la formación del papel o incluso para el recubrimiento del papel formado en seco puede mejorar la unión entre fibras al crearse nuevos enlaces de hidrógeno entre las fibras de celulosa y las de nanocelulosa, lo que mejora la resistencia, suavidad e imprimibilidad y, en general, las propiedades físico-mecánicas.

Este efecto positivo sobre las propiedades físicas y mecánicas también se produce al aplicar nanocelulosa en la superficie del cartón, evitando el uso de materiales de refuerzo sintéticos.

El uso de fibras lignocelulósicas de cáñamo permitiría generar pulpa de celulosa para hacer papel o cartón, además las fibras de nanocelulosa pueden emplearse para el recubrimiento del papel o cartón. El cáñamo puede sustituir las fuentes celulósicas madereras en su totalidad para la producción de papel y cartón de calidad superior.

Además, la producción y recubrimiento del papel o cartón exclusivamente con celulosa proveniente de cáñamo constituiría un método de producción respetuoso con el medio ambiente, al tratarse de una materia prima de partida no forestal con múltiples beneficios ambientales y por el proceso de producción con métodos de deslignificación respetuosos con el medio ambiente, a diferencia de los métodos de producción de papel tradicionales con ácidos inorgánicos y tratamientos de blanqueo.

Los residuos de envases de alimentos son un importante problema ambiental y de salud que afecta a millones de personas en todo el mundo. Los envases de alimentos contribuyen a la contaminación, las emisiones de gases de efecto invernadero, el agotamiento de los recursos y la exposición a sustancias químicas nocivas.

Los residuos de envases de alimentos también pueden plantear graves riesgos para la salud de los seres humanos, especialmente cuando contienen sustancias químicas que se filtran a los alimentos o al medio ambiente. Se sabe que algunas de estas sustancias químicas, como el bisfenol A (BPA), los ftalatos y los compuestos perfluorados (PFC), alteran el sistema endocrino, afectan la salud reproductiva y aumentan el riesgo de cáncer y otras enfermedades.

Incluso los nuevos intentos por generar envases e insumos desechables y sostenibles para uso alimentario han generado mucha controversia al encontrarse sustancias perfluoroalquiladas (PFAS), muy nocivas para la salud y el medio ambiente, como revestimiento impermeable de todos estos nuevos productos de papel o cartón.

La nanocelulosa posee las propiedades necesarias para convertirse en un revestimiento que proporcione impermeabilidad a los gases y al agua a todos los cartones y papeles destinados al envasado o uso desechable alimentario. Además, la nanocelulosa sería absolutamente no tóxica, biodegradable y renovable.

Las propiedades de barrera dependen del tipo de nanocelulosa, la densidad de la película, de la estructura porosa y del contenido y distribución de lignina.

La nanocelulosa cristalina posee gran cristalinidad y pureza, lo que le dota de una biocompatibilidad mejorada con numerosas aplicaciones biomédicas. Cabe señalar que la biocompatibilidad es la capacidad de un material extraño de implantarse en el cuerpo humano sin provocar reacciones.

Así, la nanocelulosa puede emplearse en la producción de biosensores para detección de proteínas, enzimas o metales en cualquier medio acuoso, lo que es muy interesante tanto para el campo médico como para el de control de calidad de aguas.

Entre otras aplicaciones médicas está el uso de nanocelulosa para la elaboración de pastillas con recubrimientos inocuos y fácilmente desintegrables en el cuerpo humano.

La nanocelulosa tiene la capacidad de actuar como filtro de radiación en las tres zonas ultravioleta: UVA, UVB y UVC. Esto, junto a su capacidad biocompatible e inocua, lo convierte en un material prometedor en la industria médica, cosmética y textil.