Synthesis and characterization of an absorbent cellulose based hydrogel from different kinds of organic waste

Abstract

Los hidrogeles presentan una amplia gama de propiedades únicas, como una gran capacidad de hinchamiento, una gran biocompatibilidad, una extraordinaria biodegradabilidad y funciones biológicas. Debido a las características antes mencionadas, se han encontrado varias aplicaciones, como la biomedicina, la industria alimentaria y la cosmética. La celulosa es el polímero orgánico más común, y la demanda de obtención de esta materia prima aumenta exponencialmente, pero la celulosa que se utiliza habitualmente se extrae en una cantidad importante de los árboles. Por lo tanto, genera un alto nivel de deforestación. Dependiendo de la fuente utilizada para extraer los diferentes tipos de celulosa, sus propiedades cambiarán, por lo que no todas serán la mejor opción para crear hidrogeles. Además, existe una demanda creciente para reemplazar el tipo de celulosa utilizada; por lo tanto, una alternativa parece ser extraerla de residuos orgánicos y elaborar hidrogeles suministrando uno común. Entre los residuos orgánicos más abundantes en Ecuador, tenemos el cacao, la papa, la piña, el borojo, el bagazo, etc. Estos desechos suelen quemarse o ir a parar a fosas, acumulándose y causando impactos ambientales adversos. Por otro lado, los hidrogeles pueden absorber la sangre o la orina en grandes cantidades y su aplicación es para la producción de productos de cuidado personal, agrícolas y ecológicos, y apósitos para heridas. Sin embargo, los hidrogeles que utilizan celulosa no sustituida han sido escasamente reportados ya que la celulosa es difícilmente soluble en soluciones acuosas. El objetivo de esta investigación es desarrollar hidrogeles a base de celulosa mediante la extracción de celulosa de residuos orgánicos y la caracterización de los hidrogeles para lograr su absorción. Para ello, se extrajo la celulosa y se procesó para formar diferentes hidrogeles. Para conocer la estructura y composición de los hidrogeles, se caracterizaron mediante técnicas estándar como la difracción de rayos X (XRD), la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) y la microscopía electrónica de barrido (SEM). Por último, se llevaron a cabo pruebas de absorción. Los nuevos hidrogeles de celulosa se sintetizaron mediante un método de "un solo paso" a partir de celulosa, disuelta directamente en una solución acuosa de NaOH/urea. Este trabajo proporciona una forma eficiente, rápida y directa de preparar hidrogeles ecológicos a partir de celulosa no sustituida.