OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE FIBRAS DE CELULOSA A PARTIR DE RESIDUOS DE COSECHA DE COLZA PARA EL DESARROLLO DE MATERIALES AISLANTES

MURATORE, FLORENCIA; EZEQUIEL M., PÉREZ; MARTINI, RAQUEL E.

Simposio; XV Simposio Argentino de Polímeros; 2023

En los últimos años, la necesidad de desarrollar materiales respetuosos con el medio ambiente ha estimulado a los investigadores para realizar trabajos con fibras naturales, que sustituyan a los polímeros sintéticos en muchas aplicaciones. Las fibras naturales poseen varias ventajas sobre las fibras sintéticas como bajo costo, menor consumo de energía, capacidad de renovación y biodegradabilidad [1]. Además, la celulosa es el polímero natural más abundante del planeta, y es una gran alternativa para el desarrollo de materiales ambientalmente amigables.En este trabajo se propone la obtención de fibras de celulosa mediante el tratamiento de fibras naturales a partir de los residuos de cosecha de cultivos de colza provista por la Cooperativa COOPAR (Victoria, Entre Ríos), con el fin de ser utilizada posteriormente en el desarrollo de materiales aislantes biodegradables. Para tal fin, se llevó a cabo un diseño de experimentos Doehlert de 2 variables para el tratamiento químico que fueron la concentración de NaOH en la solución (2% a 10% p/v) y diferentes tiempos de reacción (20 a 60 min).La temperatura se fijó en 100 °C para todos los tratamientos. Luego a todas las fibras tratadas químicamente se les efectuó un tratamiento mecánico durante 8 minutos con un equipo diseñado para tal fin. Para un mejor análisis de la influencia del tratamiento químico, se preparó una muestra con tratamiento mecánico solamente.A las fibras aisladas se les realizó una caracterización fisicoquímica, evaluando la morfología y el diámetro de las fibras mediante SEM; y la estructura química y cristalina de las fibras a través de las técnicas FTIR y DRX.Las características morfológicas de las fibras sin tratamiento químico mostraron una superficie externa rugosa, donde se aprecian fibras de mayor tamaño o más aglutinadas. Esto puede deberse al contenido de cera, lignina y hemicelulosa que se reconocen como materiales aglutinantes en la superficie de la fibra. Mientras que, en las fibras con tratamiento químico más fuerte, es decir mayores tiempos y mayor concentración alcalina,aparecen fibrillas más separadas y sueltas. Además, se pudo observar que el aumento de ambas variables provoca una disminución en el diámetro de la fibra de aproximadamente 12,23 µm, para las fibras sin tratamiento químico y tratadas con condiciones suaves, a 4,07 µm, para las fibras tratadas con condiciones más fuertes. Esto también puede deberse a la eliminación de compuestos amorfos y no celulósicos, como la lignina y la hemicelulosa. Estos resultados coinciden con el estudio de la estructura química, en el caso de los ensayos de DRX se encontró que la cristalinidad aumenta de 32%, en la muestra sin tratamiento químico, a 93%, en la muestra con tratamiento más fuerte. Esto se debe a que, en las fibras sin tratamiento químico o con condiciones débiles, los componentes de celulosa cristalina se orientan dentro de los materiales amorfos de lignina, hemicelulosa, pectina y ceras. Mientras que, durante el tratamiento con álcali, los compuestos amorfos se disolvieron, dejando la celulosa cristalina pura [2]. Asimismo, los espectros del análisis FTIR mostraron diferencias entre las fibras sin tratar y las fibras tratadas con diferentes condiciones. En las fibras sin tratar y con tratamientos débiles se aprecian picos característicos entre 1584 cm-1 y 1640 cm-1 que decrecen a medida que aumentan las condiciones del tratamiento, estos picos están asociados a la hemicelulosa y lignina. Otro pico característico asociado a estos compuestos (1732 cm-1) se aprecia solo en el espectro de las fibras sintratamiento químico. Por otro lado, en los espectros de fibras con tratamientos más fuertes aparecen picos entre 779 y 960 cm-1, y se intensifica el pico a 1043 cm-1 asociados a la celulosa [3].De esta manera, se puede observar que los tratamientos propuestos permiten aislar y purificar las fibras de celulosa, para su posterior aplicación en el desarrollo de materiales aislantes.