Celulosa

¿Qué es la celulosa?

La celulosa es un polisacárido estructural resistente que constituye el principal componente de la pared celular en las plantas y algas. Constituye la fuente de polímero renovable y disponible más abundante del mundo. Esta celulosa aparece en la naturaleza en forma pura, por ejemplo, en las fibras de algodón o combinada con otras sustancias como la lignina en las paredes celulares de las plantas.

Los polímeros, son grandes moléculas compuestas de unidades repetidas llamadas monómeros. Los polisacáridos son polímeros en los que la unidad mínima, es decir el monómero que se repite es un carbohidrato, son sustancias casi insolubles en agua, no son dulces y no pueden ser cristalizados. Las propiedades de los polisacáridos dependen del número y tipo de monómeros que los forman y de cómo están unidos entre sí. Los monosacáridos, es decir, los monómeros que forman los polisacáridos, pueden unirse formando estructuras de cadenas o anillos.

Las cadenas pueden ser rectas, helicoidales, espiraladas o ramificadas. Por convención los carbonos que forman las moléculas de los monosacáridos se los numera para diferenciarlos. Así entre monosacáridos existen dos tipos de unión: uniones glicosídicas 1 – 4 y 1 – 6. Además, según la orientación espacial de la unión se clasifican en a y β. Los polisacáridos que forman parte de los seres vivos son principalmente el almidón, el glucógeno y la celulosa.

Características de la celulosa

Las principales características de la celulosa pueden ser:

• Los polisacáridos son sustancias insolubles en agua y la celulosa es, además, insoluble en alcohol.
• Está localizada en las paredes de las células vegetales.
• Las fibras de celulosa adquieren diversas formas y tamaños, de acuerdo con la localización.
• A diferencia del almidón y el glucógeno, la celulosa no puede ser hidrolizada fácilmente.
• Su producción anual por fotosíntesis, se estima en 10¹⁰ – 10¹² toneladas.

Función de la celulosa

La celulosa posee tres funciones principales:

• Sostén: en las plantas, al estar asociada a la lignina, provee una estructura lo suficientemente rígida como para actuar de sostén.
• Protección: porque es una sustancia que no es fácil de hidrolizar, de esa manera actúa como un escudo para las células.
• Contención: evita que las células exploten al hincharse cuando ingresa agua por ósmosis.

Estructura de la celulosa

La celulosa está compuesta por moléculas de glucosa unidas por uniones glicosídicas β 1 – 4. Estas uniones forman cadenas rectas con alternancia de grupos hidroxilo a uno y otro lado de las moléculas de glucosa. El hecho de formar una cadena recta es lo que hace que la celulosa tenga una consistencia fibrilar y por otra parte, la alternancia de grupos hidroxilos propicia uniones puente de hidrógeno que fortalecen esas cadenas.

El tamaño lateral de las cadenas de celulosa está alrededor de los 0,3 nm, mientras que el largo de las cadenas es variable, pueden tener entre 1000 y 30000 monómeros, esto se traduce en una longitud de entre 500 a 15000 nm.

Otros usos de la celulosa

Debido a que es tan abundante en la naturaleza y que se trata de una sustancia de fácil obtención y gran versatilidad, la celulosa ha tenido múltiples aplicaciones desde los comienzos de la historia de la humanidad.

En general, para usos industriales la celulosa es obtenida principalmente de la pulpa de madera y el algodón. Sus aplicaciones más antiguas son la fabricación de papel y cartón, productos textiles (hilos y tejidos de algodón, lino y rayón), y celofán. Pero se pueden citar otros ejemplos de uso:

• Excipiente de pastillas de medicamentos.
• Producción de películas fotográficas y de cine.
• Producción de lacas.
• Producción de polvos aislantes.
• Producción de glucosa y alcohol etílico.
• Producción de fibras artificiales.
• Aditivos alimentarios.
• Aditivos para la construcción.

Historia de la celulosa

La celulosa fue descubierta en el año 1838 por el químico francés Anselme Payen, quien la aisló a partir de material vegetal y determinó su fórmula química. La celulosa fue utilizada para producir el primer polímero termoplástico: celuloide, por la firma Hyatt Manufacturing Company en 1870. En 1920 el químico alemán Hermann Staudinger determinó la estructura polimérica de la celulosa. A partir de allí la implementación de la celulosa se multiplicó exponencialmente en cantidad y rubros.

En el año 2021 la producción mundial de celulosa fue de 364 millones de toneladas a partir de pulpa disuelta, esto es en base a madera procesada y no fibras directas como es el algodón. Este consumo implica un compromiso ambiental, ya que la pulpa disuelta significa deforestación, por lo tanto, se están invirtiendo esfuerzos en investigación y desarrollo de otros métodos y fuentes de obtención de celulosa.

Por ejemplo, se descubrieron hongos y bacterias productores de celulosa y se están implementando métodos de extracción a partir de fuentes alternativas como los residuos agrícolas o la piel de las frutas procesadas industrialmente.