Caracterización por 1H-NMR del acetato de celulosa obtenido del bagazo de caña de azúcar

1H-NMR Characterization of Cellulose Acetate Obtained from Sugarcane Bagasse

Se utilizó celulosa procedente del bagazo de caña de azúcar para sintetizar acetato de celulosa con diferentes grados de sustitución, que se caracterizaron por RMN-₁H mediante la relación entre las áreas de los picos de los átomos de hidrógeno de los grupos acetato (-(C=O)OCH₃) y los picos de los hidrógenos unidos a los átomos de carbono de los anillos glucosídicos. Se llevó a cabo la supresión de algunas señales para eliminar la resonancia de agua residual en los materiales y también las relacionadas con impurezas en el triacetato de celulosa. Se propone un método de deconvolución para el cálculo del grado de sustitución de la acetilación. Los grados de sustitución de las muestras de celulosa fueron 2,94 y 2,60, en buena concordancia con los obtenidos por determinación química mediante una valoración ácido-base.

INTRODUCCIÓN

Según datos de 2005 de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), Brasil es el mayor productor mundial de caña de azúcar, superando a los cuatro siguientes mayores productores (India, China, Tailandia y Pakistán) juntos[1]. Según el Instituto Brasileño de Geografía y Estadística (IBGE), en 2007 se produjeron 548 millones de toneladas de caña de azúcar y en 2008 la producción estimada fue de 653 millones de toneladas, lo que supone un aumento de aproximadamente el 19%[1]. Este aumento se debe esencialmente a la creciente demanda de alcohol combustible, tanto para el mercado nacional como para la exportación, lo que ha fomentado la expansión de las plantaciones de caña de azúcar y la aparición de nuevos ingenios. 

Sólo en el Triângulo Mineiro se encuentran 17 de los 30 ingenios del estado de Minas Gerais. Actualmente, Brasil produce 17 × 10^9 L de alcohol al año, con una superficie plantada de 3 millones de hectáreas de caña de azúcar[1]. La cantidad de bagazo de caña seco procedente de esta actividad corresponde a 280 kg por cada tonelada de caña de azúcar procesada. Actualmente, el bagazo de caña de azúcar se quema principalmente para generar energía para los ingenios[2], pero aún se desperdicia una cantidad considerable, por lo que se han elaborado en busca de alternativas para su reciclaje. Por ejemplo, la utilización de celulosa para producir alcohol mediante hidrólisis enzimática e hidrólisis ácida[3-5], la producción de compuestos[6] y derivados de la celulosa[7-10]. El acetato de celulosa (CA), Figura 1, es uno de los derivados de la celulosa con mayor importancia comercial, principalmente por las siguientes propiedades: es un polímero neutro, tiene la capacidad de formar películas transparentes y es de bajo coste. El CA puede utilizarse en la separación por membranas, como en la hemodiálisis, la nanofiltración y la ósmosis inversa[11], matrices para la liberación controlada de fármacos[12], sensores y protección de películas ópticas[13,14], separación de gases[15] y preparación de películas de alúmina[16].