Secado y redispersión de nanocristales de celulosa de cáscara de soja

ALONSO, LAURA; DI GIORGIO, LUCIANA; FORESTI, MARIA LAURA; MAURI, ADRIANA NOEMÍ

Simposio; XV Simposio Argentino de Polímeros; 2023

El término estandarizado “nanocelulosa” hace referencia a los elementos de celulosa con al menos una dimensión en la nanoescala (1-100 nm) (ISO/TS 20477:2017). Las propiedades destacadas de las nanocelulosas están asociadas a su alta relación superficie/volumen, elevada resistencia y rigidez, bajo coeficiente de expansión térmica, baja densidad, biodegradabilidad y biocompatibilidad; a lo que se suman la abundancia, bajo costo y el carácter natural y renovable de la materia prima. Estas características hacen que las nanocelulosas encuentren aplicación en diversas áreas como refuerzo de materiales compuestos, medios filtrantes nanoporosos, papeles de mayor resistencia para prestaciones específicas, máscaras faciales para aplicaciones cosméticas, sensores, diafragmas acústicos, modificadores de reología, y biomedicina, entre otros.En los últimos años, la producción industrial de nanocelulosas se ha orientado hacia la obtención de polvos secos o suspensiones concentradas para ahorrar costos (principalmente de transporte y almacenamiento) y aumentar la vida útil de los productos en base a nanocelulosas. Estos materiales deshidratados deberán luego poderse redispersar adecuadamente para su uso final reteniendo las propiedades asociadas a su nanoescala. Sin embargo, las técnicas de secado actuales (ej. secado por aire, liofilización o secado por pulverización) deben mejorarse para evitar la agregación irreversible y pérdida de las dimensiones originales de las nanocelulosas en un fenómeno conocido como hornificación, el cual tiene lugar a raíz de la formación de puentes de hidrógeno durante el proceso de secado. Una alternativa propuesta para limitar la hornificación de las nanocelulosas descripta es el agregado de aditivos disruptores de puentes de hidrógeno [1] (Miussoum et al., 2012).En este marco, el objetivo de este trabajo fue estudiar el secado de nanocristales de celulosa (CNC) obtenidos por hidrólisis ácida de celulosa extraída de la cáscara de porotos de soja (subproducto agroindustrial abundante en Argentina) y evaluar la posibilidad de facilitar su redispersión posterior a través del agregado de aditivos durante el secado. Se estudió la morfología de los CNC obtenidos por AFM y TEM y se determinó su cristalinidad por DRX. Seguidamente, la suspensión de CNC fue secada en estufa y por liofilización, obteniéndose productos que no pudieron redispersarse completamente en agua tras ser sometidos a sonicación de baja y alta intensidad. Se estudió el efecto del secado sobre la cristalinidad de los CNC, determinándose mayores índices de cristalinidad en el caso de los CNC secados en estufa (71% versus 54% para los CNC liofilizados). Por otro lado, con el fin de obtener productos secos redispersables en agua, se evaluó el efecto del agregado de sorbitol a los CNC previo al secado como agente disruptor de puentes de hidrógeno [2] (Rossi, E. et at., 2023). El aditivo se agregó en relación CNC:sorbitol 1:1, 1:3 y 1:5 y las mezclas fueron secadas y redispersadas en las mismas condiciones que la suspensión de CNC sin aditivar. Los resultados obtenidos demostraron la utilidad del sorbitol para mejorar la redispersabilidad de los CNC deshidratados, con sistemas aditivados que se mantuvieron estables por más de 7 días frente a los controles sin aditivo que en todos los casos sedimentaron significativamente en menos de 25 minutos.