Nanofibrilación de pulpas obtenidas con procesos verdes basados en γ-valerolactona

GISELLE GONZÁLEZ; AGUSTINA PELINSKI; NANCI EHMAN; FERNANDO E. FELISSIA; MARÍA CRISTINA AREA

Jornada; IV Jornadas de Jóvenes Bionanocientificxs (JoBioN); 2022

Las pulpas celulósicas obtenidas por procesos que se basan en conceptos de química verde permiten alternativas promisorias para el remplazo de los procesos actuales. La utilización de procesos de pulpado con solventes verdes resulta relativamente promisoria. La γ-valerolactona (GVL) es un solvente renovable, recuperable, no tóxico, que no requiere condiciones de altas temperatura o presión, y es altamente eficiente para disolver la lignina. La deslignificación eficiente en una etapa, permite alcanzar una pulpa de alta blancura (evitando secuencias de blanqueo) lista para la producción de nanocelulosa (NC).El objetivo de este trabajo es obtener NC a partir de pulpas GVL de bagazo de caña de azúcar. La materia prima (pulpa luego del tratamiento con GVL: a 155°C, 90 min, 43%p/p GVL y catalizador de 0,005 M H2SO4) es sometida a oxidación TEMPO con 10%NaBr, 1,6%TEMPO y 20 mmoles sps de NaClO (Saito and Isogai 2004). La muestra posteriormente es nanofibrilada mecánicamente utilizando un molino coloidal. Las características evaluadas sobre la NC incluyeron: transmitancia a 800 nm, viscosidad dinámica (a 0,6 rpm y 25°C), tasa de carboxilos, FT-IR, y área superficial específica (SSA). Durante la etapa previa a la fibrilación, se alcanzó una alta tasa de oxidación (carboxilos: 1523 µeq/g), la presencia de grupos COO- pudo verificarse en el espectro FT-IR a una longitud de onda de 1700 cm-1. Se visualizaron además, vibraciones de estiramiento a 3100-3600 cm-1 correspondiente a -OH, vibraciones –CH (de estiramiento alrededor de 2900 cm-1, de flexión y deformación alrededor de 1400 cm-1) y movimientos de enlaces éteres en C5 y C6 entre 880-905 cm-1 y 670 cm-1. La alta oxidación se reflejó en la facilidad de la muestra a ser nanofibrilada en el molino coloidal, donde solo se requirieron 5 pasadas para alcanzar el punto final. La muestra prácticamente transparente mostró una transmitancia de 62,7% y un alto valor en la viscosidad dinámica de 826 Pa.s, lo que nos indicó un alto grado de nanofibrilación. La NC alcanzó 543 m2/g de área superficial específica. Este valor es mayor al encontrado en la bibliografía y puede deberse a que se empleó más oxidante primario en la primera etapa. El área superficial específica se relaciona al tamaño de nanopartículas. Cuanto menores sean los tamaños luego de la fibrilación mecánica, mayores serán las áreas superficiales específicas. Por lo tanto, es un indicativo de la reducción de tamaño de fibras de celulosa hasta nanofibras.