INCAPE   05401
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES EN CATALISIS Y PETROQUIMICA "ING. JOSE MIGUEL PARERA"
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Valorización de residuos de la industria aceitera y maderera para la obtención de nuevos biocompositos
Autor/es:
CRISTINA INALBON; MIGUEL ZANUTTINI; CAMILO MEYER; NATALIA SUÁREZ; TERESITA GARETTO; SILVINA REGENHARDT; ALBERTO MARCHI
Lugar:
Villa Carlos Paz, Córdoba
Reunión:
Otro; IV Reunión Interdisciplinaria de Tecnología y Procesos Químicos; 2018
Institución organizadora:
Facultad de Ciencias Químicas - Universidad Nacional de Córdoba
Resumen:
INTRODUCCIÓNEn la actualidad se puede encontrar una gran variedad de materiales compuestos producidos a partir de diversas matrices poliméricas a las que se agrega un material de refuerzo como, por ejemplo, fibras de vidrio, de carbón, e incluso fibras naturales derivadas de la madera. La madera, generalmente es utilizada en forma de aserrín o finos, y se combina con polímeros termoplásticos (virgen o reciclado) bajo condiciones controladas de calor y presión. De esta manera se obtienen los denominados WPCs (Wood Plastic Composites) a los cuales es necesario añadir aditivos para mejorar la adhesión entre las fibras y la matriz, además, suelen mejorar las propiedades finales del composito (Rahman, et al., 2010; Selke and Wichman, 2004). La madera también se emplea en combinación con polímeros termoestables para obtener compositos como la madera terciada, contrachapado o laminado (Plywood), el MDF (medium-density fiberboard), entre otros. Los usos más comunes de estos materiales son en revestimientos, pisos flotantes, paneles divisorios, amoblamientos, etc. Una variante de estos materiales compuestos son los ecocompositos formados por bioplástico y fibras naturales. Estos presentan ventajas medioambientales y ecológicas respecto de los compositos convencionales ya que ambos componentes (matriz y refuerzo) se obtienen a partir de recursos renovables (Bogoeva-Gaceva, 2007). Además, estos materiales son biodegradables y/o biocompostables al final de su vida útil, a diferencia de los WPCs obtenidos a partir de polímeros convencionales. Resultan de particular interés los biocompositos basados en madera o WBPCs (Wood Bio-Plastic Composites), principalmente aquellos que combinan bioplásticos con aserrín (Netravali and Chabba, 2003). Más atractivo aún resulta el hecho de que estos biomateriales se pueden obtener a partir de residuos de algunas industrias regionales. Precisamente, el objetivo de este trabajo es desarrollar un nuevo material compuesto por termocompresión de la mezcla de un plástico bio-compatible (matriz), fibras celulósicas (refuerzo) y un agente entrecruzante. Para ello se está estudiando la producción de estos WBPCs a partir de proteínas de harina de soja y aserrín, subproductos de muy bajo valor (son considerados residuos) de la industria aceitera y maderera.MÉTODOSInicialmente, se realizó la extracción de la proteína de la harina de soja (L´hocine, L. et al., 2006) con solución acuosa de NaOH a 60°C y, posteriormente, se utilizó HCl(dis) hasta alcanzar el punto isoeléctrico de las proteínas. A continuación, se enfrió a temperaturas bajo cero, se eliminó el sobrenadante y finalmente se recuperaron las proteínas precipitadas.Se mezclaron las proporciones adecuadas de proteína precipitada, aserrín y entrecruzante (glutaraldehído=GTA) para formar el bio-composito final. Las mezclas así formadas se llevaron a una prensa hidráulica calefaccionada, a una presión de 69 bar y temperaturas de 100 °C durante 60 min y 120 °C por 30 min, con una velocidad de calentamiento de 2,5 °C/min. Además, se varió la relación de GTA a proteína (P) en el rango 0-1 g GTA/g de P. También se investigó la influencia de la relación entre matriz y fibras de refuerzo sobre las propiedades de las muestras, preparándose relaciones 20%/80% y 35%/65%. Los WBPCs obtenidos se caracterizaron mediante ensayos de flexión, dureza, y absorción e hinchamiento en agua según norma internacional ASTM D1037-99: ?Standard test Methods for Evaluating Properties of Wood-Base Fiber and Particle Panel Materials?. Las propiedades de estos WBPCs fueron comparadas con las de algunos productos comerciales, como WPCs, laminado (LAM) y MDF.RESULTADOSLas densidades de los materiales fabricados fueron de 0,8 a 1,02 g/cm3, las cuales se hallan dentro del rango de las muestras comerciales también ensayadas: 0,8-1,21 g/cm3.Los resultados obtenidos en los ensayos mecánicos se resumen en la Fig. 1. Se observó que a mayor temperatura de prensado se obtienen probetas con mejor acabado superficial. Sin embargo, el incremento de la temperatura de procesamiento combinado con un aumento de la relación GTA/P influye negativamente sobre la tensión máxima de ruptura. Por otro lado, el módulo de elasticidad y la dureza varían poco con el aumento de estas variables. Se observa un óptimo de la resistencia para GTA/P=0,375, con propiedades similares a las de productos comerciales.En cuanto a los ensayos de absorción e hinchamiento en agua, se determinó que en las primeras dos horas la absorción de agua en los WBPC con GTA es más rápida que en las 22 horas siguientes (Fig. 2). La absorción de agua en las 2 h iniciales disminuye con el aumento de la relación proteína/aserrín y la temperatura de prensado. Al comparar con las muestras comerciales, el comportamiento de los WBPCs durante las dos primeras horas se asemeja al de un MDF o un LAM, pero luego de 24 h la absorción de agua es menor en los WBPCs. Por otra parte, se observó que aun cuando la absorción e hinchamiento por agua fue importante en los WBPCs, estos bio-compositos recuperan su forma y espesor original luego del secado (Fig. 3). En cambio, las muestras de MDF y de LAM permanecen deformadas luego de la etapa de absorción de agua y posterior secado en estufa.CONCLUSIONESSe obtuvieron bio-compositos conformados por termocompresión con buen acabado superficial y buenas propiedades mecánicas. Se determinó que estos tienen resistencia a la flexión y dureza similar o superior a la de algunos productos comerciales a base de resinas urea-formaldehído, e incluso mostraron mejor comportamiento frente a la acción del agua. Los bio-compositos obtenidos en este trabajo recuperan su forma y dimensiones originales luego del secado, lo cual no ocurre con el MDF, por ejemplo, el cual se deforma durante el proceso de absorción de agua y secado.Al presente, las muestras de WBPC están siendo caracterizadas por FTIR-ATR para explicar el comportamiento observado.