Obtención y caracterización de material lignocelulósico a partir de residuos de Agave salmiana y su uso en copolímeros de metacrilato

Abstract

La generación de residuos ricos en material lignocelulosico, provenientes de la agroindustria, se ha incrementado e industrias como la alimentaria, de empaque, automotriz y de la construcción están interesadas en aprovechar, ya que son una fuente económica y abundante para obtener materiales compuestos reforzados. Por lo tanto, se plantea desintegrar el residuo de agave por tratamientos fisicoquímicos secuenciales para recuperar materiales de diferentes propiedades para diversas aplicaciones, además de evaluar la susceptibilidad de los materiales fibrosos a la reacción química por copolimerización utilizando metilmetacrilato (MMA) como activador para obtener materiales plásticos. Para eso, se recolectaron hojas de A. salmiana después de la etapa de producción, se liofilizo y molió a un tamaño de partícula de 180 μm (M0). Se analizó la composición química de M0, y se aplicaron cuatro tratamientos para extraer o eliminar componentes de manera secuencial:1). Extracción Soxhlet de M0 con éter de petróleo (M1); 2). Extracción acuosa de M1 a 25°C y extracción acuosa a 80 °C, 2 h (M2); 3). Hidrolisis alcalina de M2 con NaOH al 4%, 80°C, 2 h. (M3); y 4). Oxidación de M3 con NaClO2 al 1.7 %, 80 °C, 4 h., además de oxidación con H2O2 al 2%, 90°C, 2 h. (M4). La reacción de copolimerización se realizó con el material lignocelulosico M2, M3 y M4 obtenidos por la extracción fraccionada del residuo de agave, en medio acuoso utilizando nitrato de amonio y cerio IV (CAN) como catalizador y MMA. Los materiales lignocelulósicos y de copolimerización se analizaron para conocer variación de grupos funcionales de los componentes, índice de cristalinidad, estabilidad térmica, autofluorescencia de los componentes, micro y nano estructuras. Además, las imágenes se analizaron por Image J lo que permitio determinar las características morfométricas y fractales. La composición química del residuo fue: humedad (86.1 %), cenizas (5.1 %), extracto etéreo (0.7 %), azúcares reductores totales directos (26.5 %), proteínas (5.1 %) y fibras (22.1 %). Los rendimientos, en base seca, de las muestras fueron: M1 = 99.3 %, M2 = 52.5 %, M3 = 33.4 % y M4 = 76.4 %. La concentración de la celulosa se enriqueció después aplicar los métodos de extracción descritos anteriormente, alcanzando 80.7 % de celulosa con el último tratamiento. Los productos de copolimerización presentaron físicamente consistencia plástica y aunque el rendimiento es mínimo, hubo señales en el infrarrojo que indican cambios químicos, además la estabilidad térmica y los índices de cristalinidad son diferentes entre las fibras y sus respectivos copolímeros. Cambios en la autofluorescencia y en las micro y nanoestructuras, por medio de análisis de imágenes se observaron cambios morfométricos, pero no de textura. La extracción acuosa genera el mejor rendimiento, seguido del tratamiento alcalino, alcanzando 53 y 76 % de celulosa, respectivamente. El material copolimerizado con la lignocelulosa obtenida con tratamiento alcalino fue el más estable térmicamente.