¿Cómo responderá el sector de la madera a la competencia de otros materiales? Evolución reciente y perspectivas de futuro en la industria de la madera.
Sierra de un árbol tropical – Cirad-Forêt/B. Parant
Las innovaciones tecnológicas en la industria de la madera en la segunda mitad del siglo XX tendieron al mejor aprovechamiento de las maderas de los bosques templados y boreales respondiendo a los sectores del mercado más exigentes. En particular, esto significó hacer frente a la competencia creciente de otros materiales como plásticos, metales y hormigón. En consecuencia, la industria forestal está ahora en condiciones de suministrar productos de alta calidad, como madera aserrada normalizada de calidad constante garantizada, tableros compuestos, madera encolada y laminada y productos madereros industriales. En algunos sectores de aplicación particularmente importantes, como la construcción, técnicas avanzadas de encolado estructural han permitido que la madera mejore su imagen hasta el punto de competir con el hormigón y el acero.
La nueva tecnología ha conducido a menudo a una redistribución del mercado dentro del sector. Por ejemplo, los tableros de partículas de madera o de fibra han sustituido parcialmente a los contrachapados tradicionales, así como a elementos de madera maciza en ciertos sectores del mobiliario. Análogamente, los tableros de fibra de densidad media (MDF) han sustituido a los tableros de partículas tradicionalese incluso a la madera maciza- en muchas aplicaciones mobiliarias. Los tableros de virutas orientadas (OSB) han ocupado parte del mercado de contrachapados para usos estructurales en la construcción. Aunque se trata sobre todo de redistribución de segmentos del mercado entre materiales, es probable que estas innovaciones hayan permitido a la madera retener partes del mercado que de otro modo habrían perdido en favor de materiales competidores.
En este artículo se examinan las innovaciones que han ayudado al sector de la madera a mantener hasta ahora su parte en el mercado, y se trata de prever los futuros adelantos tecnológicos que contribuirán a mantener la competitividad de la madera frente a otros materiales.
Conviene observar a este respecto que la competitividad de la madera depende de que el público la reconozca como material renovable y ecológicamente aceptable. Es pues esencial divulgar las investigaciones que demuestran que, si las operaciones se realizan debidamente, la tala o la extracción de madera no son un factor de deforestación. Entre estas investigaciones están los estudios sobre regeneración tras la explotación, técnicas suaves de explotación, importancia de la dinámica de crecimiento forestal en la retención de carbono y papel de la explotación forestal en esta dinámica, ciclo vital de los productos y efectos de su duración sobre el ciclo del carbono.
INNOVACIONES RECIENTES Y ADELANTOS PREVISIBLES
Serrería y tratamiento mecánico de la madera
Los adelantos recientes y previsibles más notables en serrería y tratamiento mecánico de la madera son las ganancias obtenidas por la mecanización, impulsada por la introducción de procedimientos industriales con ayuda de computadoras.
En la serrería tradicional, era el juicio humano el que calculaba los mejores rendimientos posibles del material. Con las técnicas modernas, el rendimiento se optimiza a base de la información cualitativa y cuantitativa sobre el material entrante, que se ha podido reunir gracias al desarrollo de sensores progresivamente refinados de formas, defectos e irregularidades. Los datos se analizan en función de las demandas que hay que atender, del nivel de existencias por encima y por abajo del punto de trabajo en la cadena de producción y de las prioridades según la rentabilidad del producto. Los productos se fabrican según pedidos específicos de los clientes con un plazo de entrega relativamente corto, manteniéndose las existencias a un nivel bajo. El desarrollo de estas técnicas permite adelantos considerables en la calidad del producto y en la competitividad empresarial.
El control informático de los productos de serrería es ya una realidad que utiliza a menudo técnicas de imágenes visibles, infrarrojas o de rayos X. Por ejemplo, muchas sierras mecánicas están ya equipadas con sensores de rayos láser que dan cuenta del comportamiento del instrumento o del paso de la lámina para ayudar al control manual y optimizarlo. La introducción de nuevos instrumentos derivados del análisis dinámico y de las técnicas de control acústico permite prever la producción de sensores muy económicos para la clasificación estructural de las maderas e incluso para la detección y localización de ciertos defectos o irregularidades. Puede pensarse en un control de calidad basado en diferentes criterios como clasificación por tamaño y número de defectos aceptables, color, propiedades estéticas, sequedad, etc. La medida en que se apliquen estos criterios dependerá de las dimensiones de la empresa, del tipo de materia prima y de los mercados. Esta evolución ha afectado mucho a las maderas con alto nivel de irregularidades (por ejemplo nudos en las coníferas). Esta tecnología se está generalizando en los países en que predominan las serrerías de coníferas. Las maderas duras tropicales convencionales, que carecen de grandes defectos como nudos, pueden beneficiarse sólo marginalmente de esta tecnología. Sin embargo, puede ser muy interesante en regiones tropicales para el tratamiento, la clasificación y el control de calidad de la madera de plantaciones de eucaliptos o pinos tropicales.
Se esperan nuevos adelantos principalmente en acopio de datos e información sobre el producto elaborado en primera y segunda transformación y sobre el control de calidad interactivo del proceso a partir del análisis de los parámetros principales, como calidad de la superficie o precisión de sierra. También podrá reducirse notablemente la contaminación acústica producida por las sierras, y los cambios sonoros podrán utilizarse para determinar el desgaste de la maquinaria y eventualmente determinar parámetros de corte como velocidad de alimentación.
En el tratamiento de la superficie (cepillado, trabajo de torno, etc.) se tiende a trabajar con grandes velocidades que permiten obtener una calidad de superficie comparable a la pulimentada, mejorando el ritmo de trabajo. Hasta hace poco, la velocidad crítica de rotación, en relación con el primer modo de vibración de la hoja, parecía un obstáculo insuperable para el torno; pero ya pueden considerarse velocidades de rotación situadas entre la primera y la segunda velocidades críticas, gracias en especial a los progresos en lo que se refiere a tensión y a guías de lámina reguladas por computadora.
Sistemas complejos de máquinas multiaxiales que realizan operaciones múltiples y simultáneas, como los «cetros de trabajo» en la industria del mobiliario, ganan terreno gracias a los adelantos en materiales cortantes, el uso frecuente de diamantes y el fuerte ascenso de la cerámica. Estos nuevos materiales cortantes permiten la adaptación entre la resistencia de la herramienta al desgaste y las altas velocidades de corte del equipo, y alarga el uso de éste entre afiladuras.
En las chapas de desenrollo, los dispositivos de centrado automático permiten ganancias de tiempo y por lo tanto de material. Como en la serrería, los sensores de vibraciones o de sonido permitirán el control interactivo de las máquinas de desenrollo a partir del análisis de su funcionamiento. Además, el arrastre periférico ha hecho posible el uso de troncos de diámetros muy pequeños reduciendo a pocos centímetros los núcleos de desenrollo. Sistemas informáticos de control, detectores de defectos, etc. permiten optimizar ciertas etapas como el corte de chapas en la guillotina y al mismo tiempo controlar el producto y sus diversos componentes durante la fabricación.
La resistencia al desgaste del acero utilizado para hojas cortantes y barras de presión mejorará mediante nitruración (formación de capas finas muy duras utilizando eventualmente un soplete de plasma) y técnicas asociadas.
Salida de chapas de un secador en Zimbabwe; en el futuro, sensores de vibraciones o sonidos permitirán un control interactivo de las máquinas chapadoras – FAO/20282/G. DIANA
Las técnicas de corte por chorro (láser, chorro de agua, etc.) seguirán siendo probablemente marginales en la industria de la madera. El uso del láser puede tener interés tan sólo para conseguir formas complejas (de corte y no de pulimento) o cortes no terminales con profundidades inferiores a 40 mm. La maquinaria convencional basada en retirada de virutas es y probablemente seguirá siendo el método más rentable, con mucho, para todos los cortes terminales rectos.
Secado
La técnica de secado más utilizada hoy se basa en el control de la temperatura y la humedad con ventilación forzada. El secado en cámara, que tuvo su hora de gloria en los años 70, casi ha sido abandonado por ser demasiado lento y presentar altos riesgos de deterioro para maderas frágiles. El secado a alta temperatura (más de 100°C), desarrollado sobre todo para coníferas y algunas maderas de frondosas más ligeras, es inadecuado para frondosas duras.
Para las especies de frondosas de secado lento y difícil las tecnologías ahora desarrolladas son:
- secado al vacío con vapor sobre-calentado, la más eficaz de las tecnología al vacío;
- calentamiento por alta frecuencia seguido de un ciclo al vacío, particularmente recomendado para piezas más gruesas.
Los progresos del modelado permitirán diseñar métodos de control más eficaces y sobre todo más fiables. La medida constante de la evolución de la humedad de la madera durante el proceso de secado sigue siendo un problema técnico difícil de resolver por encima del punto de saturación de la fibra. La falta de un método fiable de medida del contenido de humedad en condiciones industriales, aparte del peso de piezas o muestras de madera, limita considerablemente la eficacia de las técnicas mas recientes de control, especialmente durante las primeras fases del proceso de secado. Los ultrasonidos y la alta frecuencia figuran entre las posibilidades actualmente investigadas.
Tratamiento y conservación de la madera
Las derivaciones medioambientales de los actuales procedimientos de conservación pesan mucho sobre el desarrollo de nuevos métodos químicos. La directiva europea sobre el uso de biocidas limitará aún más el número y el campo de aplicación de las sustancias activas utilizadas para la conservación. En el último decenio han desaparecido del mercado muchos plaguicidas, y los países industrializados han prohibido algunas familias de productos muy conocidas, como las creosotas y los pentaclorofenoles.
Se discute también mucho sobre los productos en fase acuosa a base de metales pesados como cromo o cobre asociados al arsénico o al boro. No hay realmente un sustitutivo de estos productos, por lo que una prohibición definitiva podría poner fin al uso en exteriores de las especies actualmente más utilizadas.
Los solventes utilizados como portadores de materias activas han evolucionado también mucho, y se han diseñado sistemas de emulsión para sustancias no solubles en agua.
Además de la búsqueda de productos de conservación con menores efectos sobre el medio ambiente, hay muchas y variadas líneas de investigación al margen de la química para encontrar soluciones alternativas:
- el desarrollo de sistemas de construcción favorables a la conservación «pasiva» (esto es, sistemas que eviten contactos permanentes de las estructuras de madera con el agua) y/o al uso de especies duraderas por naturaleza, en su mayoría tropicales;
- el uso de sustancias naturales repelentes o no apetentes para los insectos tomadas de especies arbóreas que tienen una resistencia natural a ciertos insectos, sobre todo termitas;
- la combinación de maderas duraderas y no duraderas en materiales o productos nuevos;
- tratamiento a temperatura muy alta por aire o fluido portador de calor, seguido eventualmente de un baño de tratamiento;
- procedimientos químicos como acetilación para hacer hidrófoba la madera, tratamiento con glicol polietilénico e injerto de moléculas inertes en los vínculos hidróxidos de la celulosa;
- procedimientos de impregnación de resina seguidos de una polimerización acelerada y eventualmente precedidos de ciclos de deformación por termoplastificación.
- Las líneas de investigación más avanzadas y acaso las más innovadoras se refieren al uso de:
- bacterias capaces de destruir ciertos insectos u hongos;
- hormonas que perturban los factores de crecimiento de plagas, especialmente la muda de insectos.
Finalmente, la identificación de los genes responsables de la durabilidad natural de ciertas especies podría, en un futuro más lejano, permitir modificar la durabilidad intrínseca de determinadas especies por modificación genética. Estos adelantos dependerán en gran medida del debate internacional sobre organismos genéticamente modificados.
Colas y barnices
En la evolución de los productos químicos complementarios ha influido el conocimiento de los efectos de los compuestos orgánicos volátiles sobre la salud humana y el medio ambiente. En el sector de las colas, las principales innovaciones han sido el desarrollo de productos de débil contenido de formol conforme a la evolución de los reglamentos. El sector dispone ahora de una gama muy amplia de productos específicos que satisfacen las exigencias técnicas de las condiciones de uso y las derivadas de la problemática industrial. Los productos disponibles van desde colas termofusibles hasta colas que se endurecen con el calor, con una rica serie de productos intermedios. Nuevas fórmulas permiten el encolado de maderas verdes, de piezas brutas de serrería con junturas gruesas, así como tecnologías de polimerización acelerada por ondas electromagnéticas (alta frecuencia, microondas, etc.).
En cuanto a los acabados, los problemas vinculados al uso de solventes orgánicos se han resuelto parcialmente mediante productos con alto contenido de extractos secos o gracias a sistemas en fase acuosa en el sector de pinturas y barnices. También se están investigando productos polimerizables por radiación o productos en polvo que no usan solventes. El tiempo de vida de los sistemas de acabado exterior se ha prolongado con la adición de componentes antiultravioletas, el mejoramiento del comportamiento viscoelástico de las capas de recubrimiento y el alargamiento del proceso de degradación físicoquímica de los productos existentes.
El principal inconveniente para el uso exterior de la madera, sin embargo, sigue siendo que su aspecto físico se deteriora demasiado pronto. Las investigaciones han mostrado la importancia del tipo de madera para la duración de un tipo de acabado, que puede duplicarse para la madera de ciertas especies. Este tema es objeto de atención creciente, y se considera la relación entre especie de madera y producto aplicado. Otros trabajos podrían llevar en su momento al revestimiento de los materiales madereros con productos metálicos como cobre, aluminio, cinc o un producto «adiamantado» a base de carbono.
Los principales cambios futuros podrían consistir en la mejor productividad de las cadenas de acabado gracias a productos aplicados en una sola capa en lugar del sistema clásico de tres capas sucesivas. En cuanto a las tecnologías asociadas, podrían aparecer sistemas de aplicación en neblina para obtener revestimientos finos y muy homogéneos. En los compuestos planos, desarrollarse técnicas de acabado en polvo. El uso de dispositivos con ondas electromagnéticas podría generalizarse para acelerar el secado de los acabados en las industrias de segunda transformación, especialmente el sector del mueble.
Compuestos y maderas reconstituidas
En los últimos treinta años han aparecido muchos tipos de tableros en respuesta a dos principales demandas por parte de los sectores del mueble y de la construcción: materiales finos planos y tableros de gran superficie. Los contrachapados fueron la primera respuesta a estas exigencias, pero su manufactura requería el uso de madera de alta calidad (troncos bien formados, cilíndricos, rectos, etc.). Los tableros de fibra y de partículas realizados a partir de madera desfibrada o fragmentada no requieren esas cualidades y permiten un uso óptimo de subproductos forestales como madera de poda o de aclareo, o residuos de elaboración de madera entera. Las variaciones en el tipo de cola utilizada y en el tamaño, la forma y la orientación de las partículas permiten producir tableros con muy diversas propiedades para responder a las exigencias técnicas y económicas de cualquier aplicación
Es probable que la investigación se desarrolle en dos direcciones principales:
- tratamiento físico-químico previo de las partículas para darles propiedades deseables como regularidad del tamaño y durabilidad natural;
- tratamiento químico de las partículas para facilitar su autoadhesión y permitir la fabricación de tableros sin agregar cola.
Los compuestos de plástico y madera también deberían dar lugar a novedades interesantes, permitiendo recuperar residuos finos como serrín que, mezclados con plásticos en proporción de hasta el 50 por ciento, conducen a la elaboración de materiales mecánicamente más resistentes que los plásticos, además de ser parcialmente biodegradables.
Finalmente, las técnicas usuales de fabricación de elementos reconstituidos a partir de retales o de piezas pequeñas deberían desarrollarse, especialmente en los países poco industrializados, como alternativa al uso de desechos en situaciones en que los compuestos de fibras o partículas no son una opción válida.
La fuerte demanda de madera como material de construcción contribuirá al crecimiento de necesidades específicas de innovación tecnológica en ciertas regiones tropicales. Aquí, una casa de tablas en Îles du Salut, Guyana Francesa – CIRAD-FORÊT/ E. LOFFEIER
¿SEGUIRÁ EN EL FUTURO LA BRECHA TECNOLÓGICA ENTRE NORTE Y SUR?
Durante la mayor parte del siglo XX, la investigación y las innovaciones tecnológicas resultantes estuvieron principalmente en manos de países industrializados templados. Rara vez innovaciones primero desarrolladas específicamente para maderas tropicales se transfirieron a maderas de climas templados o fríos. Un caso que puede citarse es el uso de estelita, técnica desarrollada para la metalurgia y adaptada por el Centre technique forestier tropical, (CIRAD-Forêt) organismo francés de investigación y desarrollo para las regiones tropicales. La técnica se ha generalizado a todas las operaciones de serrería y se utiliza para las especies tanto de zona templada como tropical.
Los países tropicales tienen cada vez más la posibilidad de beneficiarse de los adelantos tecnológicos ya introducidos en el Norte, adaptándolos si es preciso a sus necesidades. La aparición de una fuerte demanda de madera para la construcción y como fuente de energía en ciertas regiones tropicales con sectores madereros muy industrializados, tales como Asia sudoriental, ha transformado las estructuras comerciales heredadas del siglo XX y va a contribuir a la aparición de necesidades específicas de innovación tecnológica. El papel de los países emergentes del Sur será esencial para impedir que se ensanche el foso tecnológico entre los sectores madereros del Norte y el Sur.
CONCLUSIONES
Como las demás industrias de transformación, el sector maderero ha experimentado grandes cambios tecnológicos en los últimos decenios. Puede pensarse que las innovaciones han sido muy insuficientes en algunos campos en que la madera ha perdido partes considerables del mercado (ebanistería industrial, mangos de herramientas, objetos usuales de oficina, etc.). Por ejemplo para ventanas, la madera cubría más del 80 por ciento del mercado europeo hace 20 años, proporción que se ha reducido ahora al 30 por ciento al ser sustituida la madera por plásticos y aluminio. Por otra parte, la madera ha conquistado un nuevo lugar en ciertos sectores tradicionales gracias a la buena industrialización de los productos, a la adaptación de las técnicas de aplicación para reducir el tiempo de construcción, a una buena relación calidad-precio, y a unos buenos resultados reconocidos (parqué y otros revestimientos de suelo, paredes y techo, mobiliario exterior, etc.). Por último, la madera entra cada vez más en la fabricación de nuevos compuestos que han invadido el mercado en los últimos veinte años: tableros de fibra de densidad media (MDF), tableros de virutas orientadas (OSB) y madera en chapas lamelada (LVL), y sus diversos derivados. En estos productos, la madera es menos visible y más difícil de identificar. Por ejemplo, pocos conductores saben que las guarniciones interiores de varios automóviles están hechas con tableros compuestos a base de madera.
La tecnología debe adaptarse y seguir desarrollándose para responder a la creciente demanda de los sectores consumidores: construcción, mobiliario, embalaje. La industrialización de los procedimientos de fabricación requiere un suministro regular de materia prima de calidad constante, controlada y garantizada (aunque no necesariamente de calidad muy alta). La clonación y la selección genética permitirán responder en parte a estas exigencias. Es probable que la demanda de madera de plantación aumente mucho. La investigación sobre determinismo genético y propiedades de las maderas está todavía empezando, pero será importante en el próximo decenio. Una vez identificados los genes responsables de ciertas características esenciales como resistencia mecánica o durabilidad natural, también las ciencias forestales podrían tener que enfrentarse con cuestiones éticas relacionadas con el uso en las plantaciones y en los futuros planes de reforestación de plántulas genéticamente modificadas.
A corto plazo, el sector debe aumentar su capacidad para suministrar a los usuarios productos especialmente adaptados, de buena calidad, fiables y muy competitivos. No hay un segmento del mercado en que la madera esté segura de no ser sustituida por materiales alternativos, que además son producidos por sectores industriales más poderosos o mejor organizados. Los investigadores deben prestar mucha atención a la demanda del sector y a la evolución del mercado, y deben acompañar a los profesionales en todo el proceso de innovación, participando en la transferencia de tecnología, el apoyo técnico y la formación.
FUENTE: FAO- http://www.fao.org/docrep/003/x8820s/x8820s12.htm#TopOfPage
