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Title: Design and optimization of a methodology to obtain cellulose and crystalline nonocellulose from oil palm empty fruit bunch
Authors: De Lima Eljuri, Lola María
Rochina Núñez, Daniela Gisell
Keywords: Celulosa
Palma aceitera
Nanocelulosa cristalina
Polimorfos de celulosa
Cristalinidad
Cellulose
Crystalline nanocellulose
Cellulose polymorphs
Crystallinity
Green filler
Issue Date: Jan-2022
Publisher: Universidad de Investigación de Tecnología Experimental Yachay
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.
Description: In Ecuador, Oil Palm Empty Fruit Bunch is an agricultural waste that is not harnessed. To add value to these wastes, the extraction of Cellulose and Crystalline Nanocellulose is proposed from them. The main objective of this work was to establish a methodology of acid hydrolysis for the obtention of CNCs. In order to evaluate the efficiency of phosphoric acid hydrolysis were carried out 13 experiments that study the influence of reaction conditions such as temperature, acid concentration, ratio between cellulose and acid and reaction time. For the characterization of modified OPEFB cellulose this work focus on Attenuated Total Reflection Fourier-transform infrared spectroscopy, (ATR-FTIR), X-Ray Powder Diffraction Spectroscopy (XRD), and Scanning Electron Microscopy (SEM), that provides information about chemical structure, and morphology from samples. After this techniques, was possible ensure that cellulose and CNC obtained do not have signals of lignin or hemicellulose content. The best reaction conditions to produce CNC with high crystallinity are 70% phosphoric acid concentration in a ratio 1:100 g/mL at room temperature for long periods of time. This conditions ensure a yield production from 42.7% to 80.74% in dependence of hydrolysis time. The %crystallinity for OPEFB crystalline nanocellulose has in range [75.1% - 85.4%]. To propose an accurate application Tensile Test were performed on chitosan - modified OPEFB cellulose films to evaluate the mechanical behavior at films with 2% wt. cellulose content. The films that were evaluated present a better Young's modulus this means the modified OPEFB cellulose improve the mechanicals properties of chitosan films so, well works like green filler.
URI: http://repositorio.yachaytech.edu.ec/handle/123456789/474
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