Design and optimization of a methodology to obtain cellulose and crystalline nonocellulose from oil palm empty fruit bunch

Abstract

En el Ecuador, el racimo de frutas vacías de palma aceitera (OPEFB) es un residuo agrícola sin aprovechar. Para agregar valor a estos desechos, se propone la extracción de celulosa y nanocelulosa cristalina (CNC) a partir de estos. El objetivo principal de este trabajo fue establecer una metodología de hidrólisis ácida para la obtención de CNCs. Para evaluar la eficiencia del proceso de hidrólisis del ácido fosfórico se realizaron 13 experimentos que estudiaron la influencia de las condiciones de reacción como la temperatura, la concentración de ácido, la proporción celulosa-ácido así como el tiempo de reacción. Para la caracterización de la celulosa OPEFB modificada, este trabajo se enfoca en espectroscopía de infrarrojos por transformada de Fourier - Reflectancia Total Atenuada (ATR-FTIR), espectroscopía de difracción de rayos X (XRD) y microscopía electrónica de barrido (SEM), que proporcionan información sobre la estructura química y la morfología de las muestras. Después de estas técnicas, se pudo asegurar que la celulosa y la CNC obtenidas no tenían señales de contenido de lignina o hemicelulosa. Las mejores condiciones de reacción para producir CNCs con alta cristalinidad se realizan a una concentración de ácido fosfórico al 70% en una proporción de 1: 100 g / mL llevada a cabo a temperatura ambiente durante largos períodos de tiempo. Estas condiciones aseguran una producción de rendimiento de 42,7% a 80,74% en dependencia del tiempo de hidrólisis. El % de cristalinidad para la nanocelulosa cristalina de OPEFB está en el rango [75,1% - 85,4%]. Para proponer una aplicación precisa, se realizaron pruebas de tracción en películas de celulosa modificada de OPEFB con quitosano para evaluar el comportamiento mecánico en películas con 2% en peso de contenido de celulosa. Las películas evaluadas presentan un mejor módulo de Young, esto significa que la celulosa OPEFB modificada mejora las propiedades mecánicas de las películas de quitosano, por lo que funciona bien como material de relleno amigable con el ambiente.