Isolation of whiskers from natural sources and their dispersed in a non-aqueous medium

Aislamiento de whiskers de fuentes naturales y su dispersión en un medio no acuoso

Los Whiskers se han utilizado como nanomateriales dispersos en matrices poliméricas para modificar las propiedades microscópicas y macroscópicas del polímero. Estos nanomateriales pueden aislarse de la celulosa, una de las fuentes naturales renovables más abundantes de polímero biodegradable. En este estudio, se aislaron bigotes a partir de fibras de bagazo de caña de azúcar y de paja de mazorca de maíz. Inicialmente, la fibra de celulosa se trató mediante un proceso alcalino/oxidativo seguido de hidrólisis ácida. Se utilizaron dimetilformamida y dimetilsulfóxido en sustitución del medio acuoso para la dispersión de los bigotes. 

Para el intercambio de disolventes, se añadió dimetilformamida o dimetilsulfóxido a la dispersión acuosa y, a continuación, se eliminó el agua mediante destilación fraccionada. Se utilizaron las técnicas FTIR, TGA, XRD, TEM, Zeta y DLS para evaluar la eficacia del proceso de aislamiento, así como la morfología y las dimensiones de los bigotes. Las dimensiones de los bigotes son comparables con los valores reportados en la literatura, manteniendo la uniformidad y homogeneidad tanto en disolventes acuosos como no acuosos.

INTRODUCCIÓN

La producción agrícola ha expandido en los últimos años y los subproductos lignocelulósicos generados tienen un gran potencial para ser explotados como nuevas materias primas. Los subproductos agrícolas, como el bagazo de caña de azúcar (SCB) y la paja de mazorca de maíz (CCS), son residuos producidos a gran escala que, después de ser tratados, pueden añadirse a una matriz polimérica para alterar las características fisicoquímicas de los nanocompuestos. 

Los materiales lignocelulósicos consisten principalmente en celulosa, hemicelulosa y lignina, cuyos contenidos varían según la materia prima y las características fisiológicas de la planta. El SCB está compuesto por un 42 a 46% de celulosa, un 21 a 28% de lignina y un 27 a 29% de hemicelulosa. Por otro lado, el CCS contiene un 42 a 44% de celulosa, un 22 a 28% de lignina y un 27 a 28% de hemicelulosa. También pueden estar presentes en menores cantidades otros polisacáridos (encontrados en las paredes celulares) y minerales en estas materias primas.

La celulosa es un biopolímero abundante, biodegradable y renovable que se puede obtener de manera ambientalmente sostenible. Tiene una estructura microfibrilar compuesta de unidades de anhidro-D-glucosa (C6H10O5) enlazadas por β-1,4, y el segmento repetido es un dímero de glucosa, conocido como celobiosa. La conformación espacial y el arreglo asociado con los enlaces de hidrógeno intra e intermoleculares confieren las características rígidas de la celulosa. Se han identificado seis polimorfos de celulosa interconvertibles, a saber: I, II, III1, III2, IV1 y IV2, cada uno con su conjunto particular de parámetros de red característicos de las celdas unitarias, siendo el tipo I conocido como celulosa nativa.