Caracterización de fibras de plátano y coco mediante resonancia magnética nuclear de alta resolución en estado sólido

Characterization of Banana and Coconut Fibers by High-resolution Nuclear Magnetic Resonance in the Solid State

El análisis de resonancia magnética nuclear, RMN, de alta resolución en estado sólido permitió realizar un estudio dinámico molecular detallado de fibras naturales, entre ellas dos obtenidas de los tallos del platanero y de los frutos del cocotero. La técnica de relajación nuclear se aplicó para evaluar los dominios asociados a las distintas movilidades de los componentes de las fibras, como la celulosa, la hemicelulosa y la lignina. También se realizaron experimentos para cuantificar el contenido de lignina mediante un método químico. A partir de los tiempos de relajación y de las curvas de dominio, se observó que las fibras con mayor contenido de lignina presentaban tiempos de relajación más elevados, debido a que presentan una estructura más rígida con grupos aromáticos.

INTRODUCCIÓN

La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) es una técnica espectroscópica de gran importancia y versatilidad para el estudio de la estructura y dinámica molecular de macromoléculas complejas, como las fibras naturales. Esta técnica permite caracterizar las interacciones moleculares entre los componentes de las fibras naturales, proporcionando información detallada sobre su composición y estructura. Además, la relaxometría de RMN es una herramienta valiosa para la caracterización de materiales, permitiendo el estudio de propiedades dinámicas y estructurales a nivel molecular.

Las fibras naturales están compuestas por cinco componentes básicos: celulosa, hemicelulosa, pectina, lignina y extractivos (grasas, proteínas y sales inorgánicas). La celulosa, que puede constituir entre el 40% y el 90% en masa de la fibra, es responsable de la resistencia de las fibras debido a su alto grado de polimerización y orientación molecular. Es un polímero lineal cristalino formado por unidades de glucosa unidas por enlaces glucosídicos. La hemicelulosa, que representa entre el 1% y el 30% en masa, es una mezcla compleja y amorfa de diversas moléculas como β-D-xilosa, β-D-manosa, β-D-glucosa, α-L-arabinosa y ácido β-D-glucurónico. La lignina, el segundo mayor componente por masa (1% al 35%), es una macromolécula amorfa y reticulada, formada por unidades de fenilpropano.

Aunque Brasil es el mayor productor y consumidor mundial de plátanos, la fibra de plátano ha sido poco utilizada y estudiada. Las fibras de plátano se obtienen de las vainas de las hojas extraídas del pseudotallo del platanero, que equivale a su tronco. Es posible extraer cinco tipos diferentes de fibras, desde las más ásperas hasta las más finas. Actualmente, estas fibras se utilizan principalmente en los sectores textil y de papel.