Exploración de la obtención de silicio a partir de extracto de guadua (guadua angustifolia)

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(1)IQ-2006-II-14. EXPLORACIÓN DE LA OBTENCIÓN DE SILICIO A PARTIR DE EXTRACTO DE GUADUA (GUADUA ANGUSTIFOLIA). Daniela Melissa Estefanía Parra Benavides. Universidad de los Andes Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Química Bogotá D.C., Diciembre de 2006.

(2) IQ-2006-II-14 EXPLORACIÓN DE LA OBTENCIÓN DE SILICIO A PARTIR DE EXTRACTO DE GUADUA (GUADUA ANGUSTIFOLIA). Daniela Melissa Estefanía Parra Benavides. Proyecto para optar por el título de INGENIERA QUÍMICA. Asesor Profesor Gabriel Camargo Vargas. Asesor Profesor Rigoberto Gómez Cruz. Universidad de los Andes Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Química Bogotá D.C., Diciembre de 2006.

(3) IQ-2006-II-14 AGRADECIMIENTOS. Quiero agradecer primero a mi Señor y Padre porque como Él mismo dice, sin Él nada puedo hacer, o por lo menos nada que valga la pena. Espero que este trabajo sea para la gloria de Su Nombre.. Agradezco a mis padres por su constante e incansable apoyo. Agradezco que confíen en que, con el favor de Dios, alcanzaré los objetivos que me he propuesto.. Agradezco a los profesores Gabriel y Rigoberto por su ayuda desinteresada y paciencia. Aprecio mucho sus sugerencias para mejorar el trabajo y las guías para enfocar el proyecto.. Agradezco a los colaboradores de los laboratorios de los departamentos de Química, Ingeniería Química y del CITEC, por su ayuda y ánimos expresados en las jornadas de trabajo.. Agradezco a mis amigos más cercanos por invitarme cada día a continuar; porque supieron entenderme y me dieron palabras de aliento.. Finalmente, agradezco a todas las personas que estuvieron involucradas de algún u otro modo, no sólo con este proyecto, sino durante toda la carrera. Atesoraré profundamente los momentos y palabras que compartimos.. 3.

(4) IQ-2006-II-14 TABLA DE CONTENIDO Página AGRADECIMIENTOS. 3. TABLA DE CONTENIDOS. 4. 1.. RESUMEN. 6. 2.. INTRODUCCIÓN Y DEFINICIÓN DEL PROBLEMA. 8. 3.. OBJETIVOS. 10. 3.1. OBJETIVO GENERAL. 10. 3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. 10. 4.. 11. MARCO TEÓRICO. 4.1. EL SILICIO EN EL SER HUMANO. 11. 4.2. SUPLEMENTOS COMERCIALES. 12. 4.3. EL BAMBÚ. 13. 4.4. TABASHIR (TABASHEER). 14. 4.5. CONSIDERACIONES SOBRE EL TABASHIR. 17. 4.6. LA GUADUA. 17. 4.7. DISPONIBILIDAD DE LA GUADUA. 18. 4.8. OTRAS FUENTES POSIBLES. 19. 5.. 4.8.1. Cola de Caballo (Equisetum). 19. 4.8.2. Pajilla de arroz. 20. PARTE EXPERIMENTAL. 21. 5.1. TÉCNICAS DE EXTRACCIÓN. 21. 5.2. DISEÑO EXPERIMENTAL. 21. 5.2.1. Caracterización. 21. 5.2.2. Pretratamiento. 22. 5.2.3. Extracciones. 22. 5.2.3.1. Maceración. 22. 5.2.3.2. Ácidos diluidos. 22. 5.2.3.3. Combinación de agentes extractores: agua y temperatura. 23. 5.2.4. Extracción de bambú: exudación y agua. 23. 5.3. ANÁLISIS QUÍMICO. 24. 5.3.1. Anotaciones del procedimiento experimental. 4. 24.

(5) IQ-2006-II-14 6.. RESULTADOS. 26. 6.1. CARACTERIZACIÓN. 26. 6.2. MACERACIÓN CON ALCOHOLES. 26. 6.3. ÁCIDOS DILUÍDOS. 27. 6.4. COMBINACIÓN DE AGENTES EXTRACTORES: AGUA Y TEMPERATURA. 27. 6.5. EXTRACCIÓN DE BAMBÚ: EXUDACIÓN Y AGUA. 27. 6.6. PRODUCTO COMERCIAL. 28. 6.7. PROCESO. 28. 7.. ANÁLISIS DE RESULTADOS. 34. 7.1. DIFICULTADES DEL PROCESO. 34. 7.2. FACTORES AMBIENTALES. 35. 8.. CONCLUSIONES. 36. 9.. SUGERENCIAS. 37. 10.. REFERENCIAS. 38. TABLAS. Tabla 1. Investigaciones sobre el tabashir. 16. Tabla 2. Áreas de Guadua en los departamentos del estudio. 19. Tabla 3. Propiedades medidas a guadua madura. 22. Tabla 4. Contenido de silicio en extractos y producto comercial. 26. Tabla 5. Resultados caracterización. 26. Tabla 6. Curva de calibración. 32. Tabla 7. Resumen de resultados. 34. DIAGRAMAS Diagrama 1. Proceso de extracción. 28. Diagrama 2. Proceso de extracción con ácidos. 29. Diagrama 3. Proceso de extracción con alcoholes. 30. Diagrama 4. Proceso de extracción con agua. 31. Diagrama 5. Análisis de producto comercial. 33. 5.

(6) IQ-2006-II-14 1.. RESUMEN. Se ha encontrado que uno de los elementos vitales para un desarrollo apropiado de los tejidos de soporte del organismo humano es el silicio, el que, no obstante se encuentra en cantidades muy pequeñas, se pierde con la edad y en los procesos naturales del cuerpo.. Los suplementos, a su vez tiene unos inconvenientes asociados: baja solubilidad y formas (compuestos) tóxicas para el cuerpo.. Esto obliga a cualquier posible producto a ser. compatible con el organismo en cualquier caso, y en cuanto a la asimilación aparecen dos caminos: un producto con poca cantidad de silicio pero alta solubilidad en el cuerpo, o uno con mayor proporción del elemento que aumente las probabilidades de asimilación a pesar de poca asimilación.. Las razones anteriores hacen de la extracción de silicato orgánico a partir de plantas, una buena alternativa, pues tienden a ser buenas fuentes de silicio. Uno de los productos mayormente comercializados es el extracto de bambú pues contiene alrededor del 70% en silicato, además que debido a su origen es compatible con el organismo. Aunque en Colombia el bambú (Bambusa Vulgaris) es común, la guadua, que pertenece a la misma subfamilia del bambú, es la caña predominante; su uso principal es en la explotación artesanal y como material estructural de edificaciones, no obstante, se quiso investigar si era factible como materia prima en suplementos alimenticios o como constituyente de preparaciones cosméticas.. Las condiciones que se requieren para el. cultivo son favorables en el país, por lo que se puede aspirar a una mayor producción que supla las necesidades de un proceso de obtención del silicio.. Con esto en mente, se caracterizó la guadua utilizada con algunas propiedades relevantes para el estudió. Asimismo, se determinó la forma en que se obtiene el extracto de bambú para compararla con la guadua. Experimentalmente se probaron algunos métodos de extracción con solventes, en los que se utilizaron diferentes agentes y tiempos de. 6.

(7) IQ-2006-II-14 extracción. Finalmente se analizó el contenido de silicio con una técnica colorimétrica estandarizada.. 7.

(8) IQ-2006-II-14. 2.. INTRODUCCIÓN Y DEFINICIÓN DEL PROBLEMA. El silicio, elemento más abundante en la tierra después del oxígeno, se encuentra en una mínima cantidad en el cuerpo humano, alrededor de 7 gramos1 . Es parte esencial de los sistemas de soporte del cuerpo: tejido conectivo, epitelial, además de potenciar los beneficios del calcio, la vitamina D y la glucosamina. Puede prevenir enfermedades como el mal de Alzheimer 2 .. El ser humano puede acceder a fuentes de silicio a través de la ingestión de cereales, principalmente, pero las dietas pobres en vegetales y factores asociados a la edad hacen que lo que ingiere sea desechado3 . Por ende, se hace necesario utilizar suplementos. Se han realizado (y comercializado) extractos vegetales como de la cola de caballo y bambú (varias especies), que han demostrado tener alto contenido de silicio, ya que hace parte de sus tejidos de soporte y donde se encuentra polimerizado. Los dos grandes problemas con que se encuentran estos extractos son la compatibilidad, relacionada con la bioquímica del cuerpo y el efecto benéfico que pueda tener, y la biodisponibilidad que se refiere al grado de absorción y la respuesta biológica a los compuestos de silicio presentes en un producto4 . Este parámetro es relevante pues, aunque un suplemento posea alto contenido de silicio, puede no ser fácilmente absorbido. Se requiere una acidez específica para la transformación de la forma polimérica en ácido ortosilícico; esta acidez gástrica se modifica con la edad. Un problema aquí es la inestabilidad del ácido ortosilícico fuera de un entorno de solución, pues tiende a polimerizarse5 .. Al seguir el planteamiento se puede visualizar el amplio campo de investigación que se tiene con la necesidad de suplir al ser humano de silicio. Sin embargo, la investigación 1 2 3 4 5. Silicon, an overlooked trace material. Reporte en LE. Idem. Idem. Idem. Idem.. 8.

(9) IQ-2006-II-14 profunda de esos problemas específicos no puede ser lograda sin antes elegir una materia prima de las posibles, la obtención en laboratorio y las especificaciones que entre varios posibles productos se requieran.. La guadua, el bambú más típico en Colombia, puede ser una materia prima para los mencionados extractos, por lo que la intención de este estudio es generar información preliminar, al estudiar unos métodos y solventes de extracción para la obtención del silicio de esta caña.. 9.

(10) IQ-2006-II-14. 3.. OBJETIVOS. 3.1. OBJETIVO GENERAL. Entregar el protocolo experimental con el que se pueda realizar una extracción de tallos de guadua colombiana (Guadua Angustifolia), con contenido medible de silicio y los resultados que se generen de las experimentaciones para elaborarlo, con un enfoque de proceso. La experimentación se hará por métodos de extracción probados para materiales semejantes. Proveer, asimismo, una comparación con un producto comercial que contenga esta sustancia.. 3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 3.2.1. Caracterizar la guadua utilizada. Propiedades físicas, para comparar con otros bambúes utilizados y como medio de identificación. Propiedades químicas: la composición representa la durabilidad de la materia (conservación en transporte y almacenamiento) y posibles interferencias en la extracción; la cantidad de silicio presente. 3.2.2. Obtener extractos por diferentes medios y caracterizarlos: propiedades físicas y químicas. Determinar y registrar el contenido de silicio extraído. 3.2.3. Caracterizar un producto comercial que se identifique como portador de silicio para comparar propiedades similares a las evaluadas en los extractos.. 10.

(11) IQ-2006-II-14. 4.. MARCO TEÓRICO. 4.1. EL SILICIO EN EL SER HUMANO. El silicio se encuentra en cantidad de trazas en el cuerpo humano, sin embargo se ha determinado que tiene un efecto muy beneficioso en los tejidos conectivos y de soporte; ayuda a tener huesos más fuertes, mejor piel y articulaciones más flexibles 6 . En la dieta, mejora los beneficios del calcio, la glucosamina y la vitamina D7 . Hay aproximadamente siete gramos presentes en total, localizados en tejidos y fluidos corporales. En tejidos, está unido a glicoproteínas (en cartílago), y en la sangre está casi todo en forma de ácido ortosilícico o unido a pequeños compuestos8 .. La deficiencia de silicio está asociada a deformidades en el esqueleto (cráneo anormal y larga estructura ósea), y articulaciones pobremente formadas (bajo contenido de cartílago. Análisis bioquímicos detallados (Seaborn et al., 2002) revelan que el silicio es un nutriente esencial para la integridad estructural y desarrollo del tejido conectivo.. Su uso más. popular es como suplemento alimenticio para fortalecer huesos, tejido conectivo, uñas, piel y cabello.. Algunas de las aplicaciones incluyen la estabilización de la red de amino azúcares glicosaminglicanos (GAG) una de las redes hidratadas producidas por las células de tejido conectivo (Scwartz, 1973).. En otra aplicación, existe como ión importante en células. osteogénicas (las que forman hueso en hueso joven y no calcificado); con la madurez, el silicio baja de concentración simultáneo a la formación de los depósitos de calcio y fósforo; se concluye que el silicio actúa como regulador en la deposición de calcio y fósforo en el tejido óseo (Carlisle EM, 1970). Por otro lado, estudios muestran que la suplementación con silicio reduce el número de células osteoclásticas (responsables de la reabsorción del tejido), y estimulan la síntesis de ADN en las osteoblásticas (formadoras de tejido). Se. 6 7 8. Idem. Idem. Idem.. 11.

(12) IQ-2006-II-14 sugiere que los suplementos de silicio, con calcio y vitamina D, pueden ser positivos en el tratamiento de la osteoporosis.. En cuanto a prevención de enfermedades, se ha asociado una ingesta de silicio con la protección contra intoxicación con aluminio (que puede estar involucrado con el mal de Alzheimer) y del tejido arterial. En experimentos, se halló que previene la acumulación de aluminio en el c erebro; se cree que el silicio se enlaza con el aluminio presente en la comida, antes de la absorción gastrointestinal (Candy JM, et al., 1986). En cuanto a la protección de las arterias, el silicio ayuda a prevenir el desarrollo de la arteriosclerosis (formación de placas en las arterias), que se debe a tejidos mal reparados.. La ingestión diaria aproximada es de 20 - 50 mg, mayor en dietas primordialmente vegetales y menor en dietas animales. Las plantas absorben ácido ortosilícico (AOS) del suelo, lo convierten en una forma polimerizada de silicio; en el cuerpo, el silicio se solubiliza con los ácidos estomacales en forma de AOS.. Se puede tener una mejor. absorción de AOS estabilizado (2.5 más que otras opciones). Complejo Silicio-colina.. 4.2. SUPLEMENTOS COMERCIALES9. De la misma manera que cualquier otro suplemento alimenticio se deben tener en cuenta la seguridad en su uso, o la compatibilidad con el organismo, y la biodisponibilidad, que es una medida del aprovechamiento de la sustancia de interés. Extractos vegetales: El bambú y las algas suelen tener una alta concentración de silicio. Estos extractos suelen no estar estandarizados y la absorción depende del organismo (baja biodisponibilidad). Gel de sílice coloide: El producto consiste en grandes moléculas poliméricas de ácido silícico suspendidas en agua. De nuevo el problema es la asimilación.. 9. Idem.. 12.

(13) IQ-2006-II-14 Ácido ortosilícico estabilizado: Ofrece un concentrado líquido de ácido ortosilícico con mejor asimilación que el normalmente tomado en la dieta. Tiene una cantidad pequeña (2% de silicio), pero dada su absorción promete mejores resultados.. 4.3. EL BAMBÚ. El bambú es una caña leñosa, gigante y perenne que pertenece al grupo de las angiospermas y al orden monocotiledón. La familia Poaceae o Gramineae puede ser dividida en una subfamilia pequeña, la Centotecoideae, y cinco grandes, Arundinoideae, Pooideae, Cloridodeae, Panicoideae y Bambusoideae. Los bambúes se clasifican en ésta última. Wang y Shen (1987) determinaron que hay alrededor de 60 a 70 géneros y más de 1,200 - 1,500 especies de bambú en el mundo; cerca de la mitad de estas especies crecen en Asia, la mayoría en la región Indo-burmesa, de donde se cree que provienen. Algunos ejemplos. de. género. son. Bambusa,. Chusquea,. Dendrocalamus,. Phyllostachys,. Gigantochloa y Schizostachyum.. La mayoría de los bambúes necesitan un clima tibio, abundante humedad, y suelo fértil, aunque algunos crecen en climas relativamente fríos (por debajo de -20°C). De acuerdo con Grosser y Liese, los bambúes crecen particularmente bien en los trópicos y subtrópicos, pero algunas especies también prosperan en el clima templado de Japón, China, Chile y los Estados Unidos. Lee et al. (1994) determinaron que las especies más pequeñas de bambú son especialmente halladas a altas elevaciones o latitudes templadas, y que los más grandes son abundantes en áreas de trópico y subtrópico.. El bambú es bastante adaptable. Algunas especies de bambú de unos países han sido introducidas en otros. También se acomodan a diversos hábitats; crecen en llanuras, colinas y áreas montañosas, y en la mayoría de tipos de suelo, excepto los alcalinos y desérticos. Abd.Latif y Abd.Razak (1991) mencionan que el bambú podría producirse desde el nivel del mar hasta alturas de 3,000 metros. El bambú es apropiado para suelo arenoso o arcilloso bien drenado, o en rocas subterráneas con pH de 5.0 a 6.5.. 13.

(14) IQ-2006-II-14 En Colombia existen algunas de estas especies, entre las que se quiere hacer énfasis en el comúnmente llamado bambú (amarillo), que corresponde a Bambusa Vulgaris, y la guadua (Guadua Angustifolia). Ambos crecen en climas templados y se les puede encontrar al lado de carretera y en fincas dónde hacen parte de la vegetación y se utilizan como material de construcción y mobiliario. No obstante, en el país se cuenta con bosques de guadua, mientras que no se hallan áreas significativas con bambú, un cultivo que además es invasivo 10 .. 4.4. TABASHIR (TABASHEER). El tabashir o tabasheer se puede definir como la resina extraída de muchos bambúes pertenecientes a la subfamilia Bambusa que al solidificarse queda en forma de opal. El tabasheer es formado bajo condiciones particulares y anómalas susceptibles de estudio, y su contenido de sílic e puede estar entre el 70 y el 90%. No se ha encontrado evidencia teórica de que estas formaciones ocurran en otras subfamilias, sin embargo, existen otras especies como las diatomeas cuyos frústulos son formaciones silíceas externas.. Se dice que el tabashir es encontrado a veces entre las cenizas de bambúes incinerados. No obstante, ordinariamente se le busca al abrir los tallos que dan un sonido de cascabeleo al ser agitados.. Sin embargo, estos sonidos no aseguran la presencia del tabashir o su. ausencia, pues donde la cantidad es pequeña, puede encontrarse adherido a las paredes o al fondo de la cavidad. El tabashir no está presente en toda sección o nodo de u na misma caña. El que algunas especies lo produzcan en mayor cantidad que otras, y cuál es la incidencia del suelo, posición y temporada sobre su producción, son cuestiones que no parecen haber sido adecuadamente investigadas todavía.. En 1788, el doctor Patrick Russell, escribió una carta, más tarde publicada en Philosophical Transactions (1790), en la que describió los hechos que había recopilado de la sustancia y su modo de ocurrencia. El Dr. Russell encontró que los bambúes que producen el tabashir a menudo contienen un fluido, usualmente claro, transparente e incoloro o con un tinte. 10. Linares, Edgar. Profesor Universidad Nacional de Colombia.. 14.

(15) IQ-2006-II-14 verdoso, pero a veces más grueso y blancuzco, y otras veces más oscuro y de la consistencia de la miel.. Ocasionalmente, las variedades más gruesas se solidificaron,. formando tabashir.. En el año 1806, MM. Foureroy y Vauquelin dieron cuenta de un espécimen de tabashir traído de Sur América en 1804 por Humboldt y Bonpland (Mem. de l'Inst., vol. vi., p. 382). Se obtuvo de una especie de bambú crecido en el oeste de Pichincha, y es descrito con un color blanco lechoso, aparentemente en parte cristalino en su estructura, y en parte semitranslúcido y gelatinoso. Se vieron trazas de material vegetal de la planta de la cual había sido extraído. Bajo ignición, se volvió negro y emitió flamas pungentes.. Un análisis de este tabashir de los Andes mostró que contenía 70 por ciento de sílice y 30 por ciento de potasas, cal y agua con algo de materia orgánica.. Sin embargo, sería. precipitado concluir de esta única observación, que el bambú americano produce tabashir de composición diferente al conocido, pero el asunto evidentemente merec e una investigación cuidadosa.. A continuación un resumen de investigaciones de las propiedades del tabashir11 :. 11. Inform ación resumida de Judd, John W. The relation of tabasheer to mineral substances. 15.

(16) IQ-2006-II-14 Investigador Sir David Brewster (Phil. Trans., vol. cix., 1819, p. 283). Observaciones y propiedades Especímenes de la India. Isotrópicos. Al calor, fosforescentes. Exhiben opalescencia. Al humedecerse, se vuelve blanco y opaco: saturado con agua, perfectamente transparente. Índice de refracción menor al de cualquier sólido o líquido conocido, lo que puede explicar el comportamiento al ser saturado con fluidos. Gravedad específica 2.235 (por Sr. James Jardine). (“The Natural History and Concluye que el tabashir se forme sólo en las jun tas de los Properties of Tabasheer" bambúes enfermos o en malas condiciones, y el fluido silíceo (Edinburgh Journal of Science, entra en la parte hueca del tallo cuando la membrana que vol. viii., 1828, p. 288)) cubre las paredes es destruida o afectada por enfermedad Prof. Edward Turner Universidad de Londres (Edinburgh Journal of Science, vol. viii., 1828, p. 335). Gravedades específicas de diferentes variedades: Chalky tabasheer. 2.189 Translucent tabasheer. 2.167 Transparent tabasheer. 2.160 Todas las variedades pierden aire y agua higroscópica a 100°C, y al rojo, pierden más agua y materia orgánica. Pérdida a 100° C. Pérdida al rojo. Chalky tabasheer. 0.838% 1.277% Translucent tabasheer. 1.620% 3.840% Transparent tabasheer. 2.411% 4.518% El tabashir indio era principalmente sílice; no se encontraron álcalis. Análisis de espécimen con gravedad específica 2.148.. Guibort (Journ. de Pharm. [3], xxvii., 81, 161, 252; Phil. Mag, [4], x., 229) Sílice = 96.94 Potasas y cal = 0.13 Agua = 2.93 Materia orgánica = trazas. Basado en análisis con cenizas, presentó una teoría de la formación del tabashir basado en la suposici ón de que en ciertos períodos del crecimiento, el bambú requiere menos sílice que en otros por lo que cuando no lo necesita, el sílice es llevado al interior y depositado. D.W. Host van Tonningen, de Tabashir de Java (Bambusa apus). Parecido a otros tabashir Buitenzorg (Naturkundig indios. Tijdschrift voor Nederlandsch Indie, vol. xiii., 1857, p. 391 Sílice = 86.387% Óxido ferroso = 0.424% Cal = 0.244% Potasas = 4.806% Materia orgánica = 0.507% Agua = 7.632%. Tabla 1. Investigaciones sobre el tabashir. 16.

(17) IQ-2006-II-14 4.5. CONSIDERACIONES SOBRE EL TABASHIR. Saber que el extracto seco del bambú tiene la mayor cantidad conocida de silicio, lo hace una opción atractiva para comercialización; de hecho, este producto se comercializa en la actualidad en países como Estados Unidos y Canadá. En Colombia, sin embargo, se debe tener en cuenta que:. El bambú no se encuentra como bosques, contrario a la guadua. Además, es un cultivo invasivo12 . El tabashir no se da en todas las cañas, por lo que se debe desarrollar u obtener un método para determinar cuáles lo contienen, y cómo obtenerlo efectivamente.. 4.6. LA GUADUA El género Guadua fue descrito por Kunth en 1822, cuando fue disociado de Bambusa. Mientras que el género Bambusa cuenta con aproximadamente 50 especies que se ubican principalmente en Asia (India, suroriente asiático y China), el género Guadua está en las selvas y sabanas desde México hasta Argentina, preferiblemente a bajas altitudes, y reúne alrededor de 30 especies13 . Es una gramínea considerada como un bambú leñoso. “La especie Guadua Angustifolia crece bajo condiciones cuales son típicos para la zona cafetera. El rango óptimo de la temperatura oscila entre los 20 C y los 26 C. En las alturas entre los 1,000 m y los 1,600 msnm se logra el desarrollo de la planta óptimo, sin embargo en alturas entre los 0 m y los 2,000 msnm la Guadua crece aunque en alturas mas altas mas despacio y menos productiva. Además, la Guadua prefiere una humedad relativa entre el 75% y el 85% y una luminosidad entre 1,800 y 2,000 horas/luz por año. Los suelos que más favorecen el desarrollo de la planta. 12 13. Idem. Londoño, Ximena y Kobashi, Mikio. Estudio comparativo de cuerpos silíceos de Bambusa y Guadua.. 17.

(18) IQ-2006-II-14 son suelos areno-limosos, francos, franco-arenosos y franco-limosos con el pH de 5,5 a 6,0.”14 4.7. DISPONIBILIDAD DE LA GUADUA. En Colombia el comercio de la guadua, así como de la caña brava y los bambúes, está regido por la norma unificada producto del Proyecto Manejo Sostenible de Bosques en Colombia (MSBC), en la que se regula su manejo, aprovechamiento y establecimiento15 .. “Esta norma contiene lo concerniente a las definiciones técnicas relacionadas con el manejo de los Guaduales, el registro de las áreas cubiertas por Guadua, la clasificación de los aprovechamientos, la unificación de las equivalencias para los diferentes productos, las tasas de aprovechamiento, el tramite para la obtención de los permiso y autorizaciones, el transporte y comercio, así como aspectos sobre la asistencia técnica forestal para proyectos con esta especie. A través de los respectivos actos jurídicos expedidos por las Corporaciones, esta norma ha entrado a regir desde enero de 2002. (Norma Unificada en Guadua, 2002).” 16. Especialmente en el Eje Cafetero, la guadua es abundante y parte de la economía y la cultura de sus habitantes. Después del terremoto de 1999, se hizo más evidente la utilidad de este material, por lo que se han llevado a cabo numerosas investigaciones, se han cuantificado los recursos y se ha regulado la explotación. Se estimó en el estudio Held – Manzano (2003) que los guaduales en la región ocupan unos 18,440 ha. (Tabla 2) 17 , área que representa el 62% del área total colombiana de guadua que es de 29,840 ha.. 14. Held, Christian; Manzano, Iván Darío. El Sector Productivo Y El Mercado Regional De La Guadua En El Eje Cafetero Colombiano -Informe Del Proyecto Guadua-Bambú De La Unión Europea. 15 Idem. 16 Idem. 17 Idem.. 18.

(19) IQ-2006-II-14. Departamento Caldas Quindío Risaralda Valle Colombia total. Área Guaduales (ha.) 1999* Área Guaduales (ha.) 2002** 2,500 2,019 5,840 5,215 2,600 2,972 7,500 7,520 29,840 n/d. *Fuente: Herrera y Ospina, 1999. p. 35 **Fuente: Proyecto MSBC, 2002 Tabla 2. Áreas de Guadua en los departamentos del estudio. La comercialización sigue básicamente la cadena: finca - guaduero - depósito - aplicaciones constructivas18 , pues el mayor uso que se ha dado a la guadua es en construcción, y en menor proporción, en artesanías y muebles. Esta cadena puede llegar a producir más de USD $1’385,577, considerando que estos datos son de años pasados19 .. 4.8. OTRAS FUENTES POSIBLES. En general se puede decir que las fuentes vegetales son las principales y probablemente mejores para la obtención de silicio con fines alimenticios, por lo que se consideran aquí dos, la cola de caballo (horsetail) y pajilla de arroz.. 4.8.1. Cola de caballo (Equisetum). Se han empleado los tallos de diferentes especies de la planta como medicina diurética. Posee abundantes sales minerales, especialmente silícicas (del 5 al 10% del peso seco). Otros componentes son: “esteroles, ácido caféico y ácidos fenólicos: cinámico, dicafeoiltartárico y 5-O-cafeoilshikímico (este último es abundante en primavera y desaparece luego). Abundantes flavonoides, muy variables en función de la procedencia de la planta”20 .. Se recomienda usar con precaución y bajo prescripción médica en. personas con hipertensión o cardiopatías.. Además, se debe tener cuidado con la. falsificación por Equisetum palustre, la que se sabe es tóxica en animales, produciendo. 18. Idem. Idem. 20 Tomado de la página web Cola de caballo, Equisetum arvense: <http://www.salud.bioetica.org/cola_de_caballo.htm> 19. 19.

(20) IQ-2006-II-14 efectos similares a la deficiencia de vitamina B1, descoordinación y debilidad muscular, disturbios electrolíticos.. A pesar de haber sido utilizada por algún tiempo, se necesita más investigación sobre la seguridad del extracto de esta planta, asimismo como se debe hacer con cualquier producto que se pretenda sacar al mercado.. 4.8.2. Pajilla de arroz. Debido a la masiva producción de arroz en Estados Unidos, se ha hecho necesario buscar maneras de aprovechar el residuo principal: la pajilla. Se busca reciclar en el mismo cultivo y en otras aplicaciones agrícolas. En el campo, el proceso de incorporación al suelo incluye muchos otras operaciones, cuyo costo promedio está alrededor de los USD $43 (en California)21 .. Por otro lado, los usos alternativos incluyen alimentación de ganado,. alojamiento de ganado, control de erosión, y construcción; lamentablemente estas aplicaciones sólo cubren de un 3 a 5% de la producción de arroz en California 22 . Existen otros usos en desarrollo, que nec esitan mejoras en técnica y factibilidad económica, algunos de los cuales son producción de etanol, generación de potencia, madera de bagazo (fiberboard), y producción de papel23 .. Como se hizo notar, un uso de gran interés está en el sector del agro: alimentación y alojamiento de ganado, abono y producción de champiñón24 . Entre los retos que representa adicionar pajilla se encuentran palatabilidad, baja digestibilidad, baja proteína y altos niveles de oxalatos. Estos últimos disminuyen la absorción del calcio25 , lo que se convierte en un impedimento como posible materia prima en suplementos de silicio, ya que tendría un efecto contraproducente. Sin embargo, en la aplicación actual, se puede compensar con alimentación rica en calcio.. 21. Tomado de la página web de la Universidad de Davis (California): Drake, Daniel J. Feeding rice straw to cattle. < http://www.plantsciences.ucdavis.edu/uccerice/STRAW/pub8079.pdf> 22 Idem 23 Idem 24 Idem 25 Idem. 20.

(21) IQ-2006-II-14 5.. PARTE EXPERIMENTAL. 5.1. TÉCNICAS DE EXTRACCIÓN. Las decisiones más importantes que hay que tomar al pensar en un proceso de separación como la extracción son el medio que se va usar (másico, energético o una combinación), la afinidad de la sustancia de interés con el agente extractor (másico), las condiciones que van a producir la mejor operación (i.e. la mayor extracción). Por otra parte, se debe considerar qué factores pueden facilitar el proceso y cómo se equilibran para conseguir una buena operación con un mínimo de costos y mayores ganancias. En cuanto a técnicas, existen unas apropiadas para diversas aplicaciones y otras muy específicas. Entre las primeras cabe mencionar la extracción Sohxlet, adecuada para aceites vegetales. La extracción en el bambú (Bambusa Vulgaris), puede tomar dos caminos: extracto de la matriz y extracto resinoso y/o seco.. Los polímeros silíceos en la matriz necesitan. extracción con ácidos (como el fluorhídrico para formar fluorosilicatos), mientras que las resinas (que pueden secarse y solidificarse), son obtenidas por medios calóricos como la exudación. La guadua, como parte del género Bambusoidea, es factible que contenga una cantidad apreciable de silicio en su matriz. No obstante, no se encontró evidencia teórica de que ocurran formaciones minerales como el tabashir.. 5.2. DISEÑO EXPERIMENTAL. 5.2.1. Caracterización. Se trabajó solamente con una guadua madura o “hecha”. Se midió gravedad específica, contenido de c eniza y contenido de humedad en por lo menos cinco probetas preparadas según la norma empleada.. 21.

(22) IQ-2006-II-14 Propiedad. Norma. Unidades. Gravedad específica. ASTM D 2385-93. g/mL. Contenido de humedad. ASTM D 2016-74. Porcentaje. Contenido de ceniza. ASTM D 1102-56. Porcentaje. (Reaprobada 1978) Tabla 3. Propiedades medidas a guadua madura. 5.2.2. Pretratamiento. En la extracción típica con solventes es importante que la materia esté seca, pues el agua interfiere entre el agente y el extracto. Esto por supuesto cambia si el agente de extracción es agua.. Por otro lado, el tamaño de partícula puede tener un efecto negativo, pues con mayores dimensiones se alarga el recorrido del solvente hasta el soluto de interés. Se propuso probar con tres diferentes tamaños: polvo, fibras (resultado de molienda) y partículas (tamaño promedio: 0.5 cm x1 cm). Todas se secaron en horno a temperaturas mayores a 67°C por una noche.. 5.2.3. Extracciones 5.2.3.1. Maceración. Se utilizaron dos alcoholes, metanol y etanol, para investigar el efecto del tiempo y solvente. El diseño es factorial 2 3 , factores: 2 solventes, niveles: 3 períodos; se hizo repetición con los extremos. 5.2.3.2. Ácidos diluidos. Esta técnica de extracción se utiliza principalmente para determinar el contenido de silicio y compuestos de silicio en tejidos vegetales. El procedimiento, basado en el registrado por. 22.

(23) IQ-2006-II-14 Taber et al. (2002), se muestra en el diagrama de flujo (diagrama 2). El objetivo principal de este procedimiento era determinar el contenido de silicio en la guadua y si existía alguna variación significativa en la concentración con respecto a la altura de la caña, por lo que se utilizó polvo de cinco secciones de la guadua distribuidos en diez muestras.. El tiempo de obtención del extracto es mucho menor, además que los extractos obtenidos son más específicos, incoloros.. Se debe tener cuidado con los reactivos utilizados,. especialmente el ácido fluorhídrico que es extremadamente tóxico para el ser humano.. Ya que el procedimiento fue adaptado, la experimentación se centró en obtener la mayor cantidad de experimentos en las mismas condiciones para validar los resultados. 5.2.3.3. Combinación de agentes extractores: agua y temperatura. La temperatura es un parámetro que se hubiera querido dejar constante pues, al pensar en un posible proceso industrial, resulta conveniente disminuir las variables que pueden aumentar los costos de operación. No obstante, si se compara el difícil manejo de los ácidos (que incluye protección del personal, contenedores especiales, costo de disposición, etc.), con un costo energético asociado al calentamiento de agua, se debe considerar. Dos retos ofrece este tipo de extracción: seguramente, menor cantidad de silicio extraído, extracción de compuestos no deseados e interferencia de los mismos.. Como en el caso de los ácidos, se procuraron diez muestras para la extracción. También se estudió la extracción de otras dos guaduas más jóvenes.. 5.2.4. Extracción de bambú: exudación y agua. Se obtuvieron bambúes verdes de finca (cerca de la Vega, Cundinamarca), de los que se intentó: 1) encontrar formaciones minerales, 2) extraer resina por exudación y 3) obtener extractos con agua.. 23.

(24) IQ-2006-II-14 5.3. ANÁLISIS QUÍMICO. Se utilizó la técnica de azul de molibdeno, basada en la formación de un compuesto con molibdato de amonio (amarillo), que se reduce para producir color azul, proporcional a la concentración de silicio en la solución.. Se preparó una curva de calibración con. hexafluorosilicato de dipotasio (K2 SiF6 ), midiendo absorbancia a 650 nm en un espectrofotómetro Thermospectronic GenesysTM 5.. Las particularidades del método para cada extracto se aprecian en los diagramas de flujo en la sección 6. Se analizaron los extractos con metanol, ácidos y agua más el producto comercial que afirma tener 70% de sílice.. Algunas interferencias que afectan el método son26 :. Fosfatos que forman complejos silíceos. Interferencia de taninos. Ácido sulfhídrico. Grandes cantidades de hierro y color.. Se previno el efecto de estas al preservar las muestras de contaminación. Algunas de estas interferencias ocurren principalmente en el análisis de agua, para el cual este método está estandarizado.. Para el caso de este estudio se hicieron algunas modificaciones; por. ejemplo el tiempo de desarrollo del color.. 5.3.1. Anotaciones del procedimiento experimental. En el caso de extracción con ácido fluorhídrico, se tuvo en cuenta utilizar material plástico por lo menos hasta la neutralización del mismo.. 26. Tomado de la página web: ESS Method 360.2:Silica Dissolved, Automated, Colorimetric. <http://www.epa.gov/glnpo/lmmb/methods/methd360.2.pdf>. 24.

(25) IQ-2006-II-14 En los extractos diferentes a los ácidos, se añadió ácido en las mismas proporciones para que se formara el complejo.. El tiempo de desarrollo del color fue escogido para tener un color más definido.. Se utilizó una solución de K2 SiOF6 como estándar de silicio.. 25.

(26) IQ-2006-II-14 6.. RESULTADOS. En la siguiente tabla se registran los resultados del contenido de silicio Método de extracción. Contenido de Si. Desviación estándar. (% g Si/g guadua) Maceración con metanol. 0.06. 0.05. Extracción con ácidos. 30.57. 23.1. Agua caliente. 0.18. 0.05. Producto comercial. 80.6. 6.47. (g Si/cápsula) Tabla 4. Contenido de silicio en extractos y producto comercial. 6.1. CARACTERIZACIÓN. Propiedad (norma - unidades). Valor. Gravedad específica (ASTM D 2385-93 – g/mL). 0.53 - 0.77. Contenido de humedad (ASTM D 2016-74 – porcentaje). ~ 19. Contenido de ceniza (ASTM D 1102-56 – porcentaje). ~5. Tabla 5. Resultados caracterización. Dado que la cantidad de ceniza es proporcional a la cantidad de silicio, los valores concuerdan con el rango reportado por Naik et al. (1938) para diferentes especies de bambú, entre 0.5 y 1.75%. La gravedad específica es consistente con datos reportados de 0.56 - 0.96 g/cc.. La desviación estándar de la prueba de humedad muestra que hay una distribución en la caña, siendo la parte inferior la que presenta mayor contenido de agua.. 6.2. MACERACIÓN CON ALCOHOLES. 26.

(27) IQ-2006-II-14 En promedio la masa de extracto fue mayor con etanol. Sin embargo, con metanol se obtuvieron extractos que, al secarse, fueron más consistentes, mientras que los de etanol se acompañaron de material oleaginoso que contribuyó al peso.. Como se esperaba, se obtuvo mayor cantidad con mayor tiempo de maceración, pero la diferencia no es muy significativa. Un proceso a mayor escala no es recomendable. Los extractos en general son viscosos, de color café.. 6.3. ÁCIDOS DILUÍDOS. La extracción con HF y HCl reportó los mejores valores, lo que se esperaba dada la gran afinidad del Si por el HF. Se encontró que la matriz vegetal de la guadua de hecho contiene una cantidad lo suficientemente alta como para suplir la ingesta diaria de una persona; sin embargo, no es cercanamente comparable con la proporción de Si encontrada en el tabashir de los bambúes que lo producen.. El manejo de los reactivos presenta la principal dificultad de la toxicidad, por ende el proceso se demora más.. 6.4. COMBINACIÓN DE AGENTES EXTRACTORES: AGUA Y TEMPERATURA. Al comparar los resultados obtenidos con los tiempos que se tuvieron con otros métodos, se ve que un agente tan común como el agua puede llegar a producir extractos que, de nuevo, pueden suplir la demanda diaria de un organismo. No obstante, la temperatura es aquí un factor clave; se puede mantener en un rango de temperatura baja, para evitar la evaporación.. 6.5. EXTRACCIÓN DE BAMBÚ: EXUDACIÓN Y AGUA. No se encontraron ni resina ni formaciones minerales, y el extracto con agua produjo una solución verdusca, turbia, muy similar a las que se obtienen de la guadua. cuantificó.. 27. No se.

(28) IQ-2006-II-14 6.6. PRODUCTO COMERCIAL. Los resultados en el producto comercial, Bamboo de Solaray®, dicen que en promedio hay un porcentaje mayor al 70% que promete el fabricante. Uno de los retos que enfrentan los productos naturales es su estandarización; en este caso, se sugiere que la única manera de asegurar la cantidad dicha es tomar las cantidades reportadas más bajas como límite.. 6.7. PROCESO. En general, el proceso de extracción se puede definir como la transferencia de masa de una fase a otra por afinidad. La transferencia puede ocurrir entre fases en un mismo estado físico o no, siendo el último caso más común en la vida diaria.. En el caso de estudio, se pretendía extraer el compuesto orgánico portador de Si, en forma más probable de un ácido silícico como el ácido ortosilícico, Si(OH)4 . Se sabe que esta clase de compuestos se encuentran en la matriz vegetal como parte del tejido de soporte (la función del Si, en conjunto con otros minerales, es proveer resistencia a la matriz).. El proceso de extracción se puede generalizar como en el siguiente diagrama de flujo: Diagrama 1. Proceso de extracción. Materia prima Molienda. Agente extractor. Secado Extracción Análisis. 28.

(29) IQ-2006-II-14 En los diagramas siguientes se muestra el proceso para las diferentes extracciones.. Extracción con HCl – HF diluídos Preparación de materiales Extracto: Muestras de 0.2 g. Botella PE 100 mL/muestra. 10 mL HCl/muestra (1 M). 20 mL HF/muestra (2.3 M). Montaje para agitación (vortex). Filtración: Papel de filtro (grueso y sin ceniza). Tubo de PE 50 mL. Submuestra: Tubo de ensayo PC 10 mL. Análisis colorimétrico: Ácido bórico 3mL/muestra (2.5%). Molibdato de amonio 1mL/muestra (54g/L, pH 7.0). Ácido tartárico 0.5 mL/muestra (20%). Solución reductora (0.5 mL): Parte A: 2g Na 2SO3, 0.4 g 1-amino-2-naftol-4-ácido sulfónico, 25 mL agua destilada. Parte B: 25 g NaHSO3, 200 mL agua destilada. Agua destilada para completar. Procedimiento Molienda y secado Moler la materia prima para obtener polvo o fibras. Secar en horno secador a 100°C por 24 horas. Extracción En la botella de PE 100 mL, introducir la muestra. Adicionar HCl y HF; tapar. Agitar por una noche a aproximadamente 180 RPM. Filtración Filtrar el extracto con papel de filtro, en el tubo de 50. Análisis colorimétrico En un tubo de 10 mL, introducir 1.0 mL de extracto. Adicionar 0.5 – 1.0 mg de Si (como solución estándar) a controles*. Añadir el ácido bórico, y mezclar por inversión. Adicionar el molibdato de amonio, mezclar y dejar reposar por 5 min. A continuación, añadir el ácido tartárico y mezclar, seguido por la adición de la solución reductora (partes A y B combinadas y llevadas a 250mL), y mezclado. Trasladar a un balón y llenar hasta la d f D j h d l b b i. Espectrómetro Leer la absorbancia a 650 nm. *Los controles miden la recuperación de Si en el análisis.. Diagrama 2. Proceso de extracción con ácidos. 29.

(30) IQ-2006-II-14. Maceración con alcoholes Preparación de materiales Extracto: Muestras de 15 g. Botella PE 100 mL/muestra. 150 mL alcohol/muestra. Cabina de extracción. Filtración: Papel de filtro (grueso y sin ceniza). Equipo de filtración al vacío. Concentración: Equipo rotoevaporador. Submuestra: Frasco PE 10 mL. Análisis colorimétrico: HF (2.3M), HCl (1M). Ácido bórico 3mL/muestra (2.5%). Molibdato de amonio 1mL/muestra (54g/L, pH 7.0). Ácido tartárico 0.5 mL/muestra (20%). Solución reductora (0.5 mL): Parte A: 2g Na 2SO3, 0.4 g 1-amino-2-naftol-4-ácido sulfónico, 25 mL agua destilada. Parte B: 25 g NaHSO3, 200 mL agua destilada. Agua destilada para. Procedimiento Molienda y secado Moler la materia prima para obtener polvo o fibras. Secar en horno secador a 100°C por 24 horas. Extracción En la botella de PE 100 mL, introducir la muestra. Adicionar el alcohol y tapar. Agitar por una noche a aproximadamente 180 RPM. Filtración Filtrar al vacío con papel de filtro.. Concentración Recuperar el solvente en el rotoevaporador. Secar el extracto en horno secador.. Análisis colorimétrico En un tubo de 10 mL, introducir 50 mg de extracto junto con 1 mL HF y 2mL HCL. Adicionar 0.5 – 1.0 mg de Si (como solución estándar) a controles*. Añadir el ácido bórico, y mezclar por inversión. Adicionar el molibdato de amonio, mezclar y dejar reposar por 5 min. A continuación, añadir el ácido tartárico y mezclar. Adicionar la solución reductora (partes A y B combinadas y llevadas a 250mL), y mezclar. Trasladar a un balón y ll h t l d f D j h t d l. Espectrómetro Leer la absorbancia a 650 nm. *Los controles miden la recuperación de Si en el análisis.. Diagrama 3. Proceso de extracción con alcoholes. 30.

(31) IQ-2006-II-14. Extracción con agua caliente Preparación de materiales Extracto: Muestras de 2 g. Botella PE 100 mL/muestra. 50 mL agua destilada/muestra Equipo vortex de agitación. Filtración: Papel de filtro (grueso y sin ceniza). Equipo de filtración al vacío. Submuestra: Frasco PE 10 mL. Análisis colorimétrico: Ácido bórico 3mL/muestra (2.5%). Molibdato de amonio 1mL/muestra (54g/L, pH 7.0). Ácido tartárico 0.5 mL/muestra (20%). Solución reductora (0.5 mL): Parte A: 2g Na 2SO3, 0.4 g 1-amino-2-naftol-4-ácido sulfónico, 25 mL agua destilada. Parte B: 25 g NaHSO3, 200 mL agua destilada. Agua destilada para completar 250 mL.. Procedimiento Molienda y secado Moler la materia prima para obtener polvo o fibras. Secar en horno secador a 100°C por 24 horas. Extracción En la botella de PE 100 mL, introducir la muestra. Adicionar el alcohol y tapar. Agitar por una noche a aproximadamente 180 RPM. Filtración Filtrar al vacío con papel de filtro.. Análisis colorimétrico En un tubo de 10 mL, introducir 1 mL de extracto junto con 1 mL HF y 2mL HCL. Adicionar 0.5 – 1.0 mg de Si (como solución estándar) a controles*. Añadir el ácido bórico, y mezclar por inversión. Adicionar el molibdato de amonio, mezclar y dejar reposar por 5 min. A continuación, añadir el ácido tartárico y mezclar. Adicionar la solución reductora (partes A y B combinadas y llevadas a 250mL), y mezclar. Trasladar a un balón y ll h t l d f D j h t d l. Espectrómetro Leer la absorbancia a 650 nm. *Los controles miden la recuperación de Si en el análisis.. Diagrama 4. Proceso de extracción con agua. 31.

(32) IQ-2006-II-14 La curva de calibración se generó con soluciones de K2 SiOF6 , según las concentraciones mostradas en la tabla 6.. C (mg/L) Absorbancia (A) 0.2 0.033 0.6 0.044 1.2 0.060 2.0 0.108 2.6 0.167 4.0 0.183 Tabla 6. Curva de calibración. Se ajustó a los datos una curva polinomial de segundo grado: C = 33.729A2 + 13.425A, donde C es concentración en mg/L y A es la absorbancia, con R2 igual a 0.93.. En el diagrama de flujo 5 se muestra el procedimiento de análisis del producto comercial Bamboo Extract de Solaray®.. 32.

(33) IQ-2006-II-14. Evaluación de Producto Comercial Preparación de materiales Analito: Muestras de 1.5 mg. Botella PE 10 mL/muestra. 1 mL HCl/muestra (1 M). 2 mL HF/muestra (2.3 M). Montaje para agitación (vortex). Análisis colorimétrico: Ácido bórico 3mL/muestra (2.5%). Molibdato de amonio 1mL/muestra (54g/L, pH 7.0). Ácido tartárico 0.5 mL/muestra (20%). Solución reductora (0.5 mL): Parte A: 2g Na 2SO3, 0.4 g 1-amino-2-naftol-4-ácido sulfónico, 25 mL agua destilada. Parte B: 25 g NaHSO3, 200 mL agua destilada. Agua destilada para completar 250 mL. Dilución En la botella de PE 10 mL, introducir la muestra. Adicionar HCl y HF y tapar. Agitar hasta que se diluya la muestra. Adicionar 0.5 – 1.0 mg de Si (como solución estándar) a controles*.. Análisis colorimétrico Neutralizar con ácido bórico y mezclar por inversión. Adicionar el molibdato de amonio, mezclar y dejar reposar por 5 min; mientras tanto, trasladar el analito a un balón. A continuación, añadir el ácido tartárico y mezclar, seguido por la adición de la solución reductora (partes A y B combinadas y llevadas a 250mL), y mezclado. Llevar el balón hasta la. Espectrómetro Leer la absorbancia a 650 nm. *Los controles miden la recuperación de Si en el análisis.. Diagrama 5. Análisis de producto comercial. 33.

(34) IQ-2006-II-14 7.. ANÁLISIS DE RESULTADOS. La tabla 7 resume los puntos experimentales analizados Porcentaje de. Desviación. silicio promedio. estándar. 1-2 semanas. 0.06. 0.05. diluidos. 24 horas. 30.57. 23.1. Agua caliente. 2 horas. 0.18. 0.05. Medio de extracción Tiempo utilizado Maceración con metanol Digestión con ácidos. Tabla 7. Resumen de resultados. La cantidad de silicio que se obtuvo de las maceraciones con alcohol es muy pequeña debido a la mayor afinidad de otros componentes, polaridad y la baja capacidad de romper la matriz por parte de los alcoholes. Además el tiempo utilizado con respecto al resultado demuestra que este proceso es del todo inadecuado.. Es evidente que la extracción con ácidos es la más efectiva, además de que el tiempo es corto y los ácidos están muy diluidos, lo que facilita la neutralización. El experimento es adecuado para determinar la cantidad que en total hay en la matriz vegetal, pero como proceso no es seguro a nivel de proceso y aún menos como producto para comercio.. 7.1. DIFICULTADES DEL PROCESO. La experiencia en este proyecto muestra que, para este caso, la dificultad del proceso es directamente proporcional con los resultados. La afinidad que tiene el Si por el HF, no se compara con los modestos resultados que arrojan solventes más seguros. Por otro lado, es claro que la maceración con alcoholes se descarta por sus resultados pobres y porque tampoco son solventes del todo seguros para el ser humano.. 34.

(35) IQ-2006-II-14 La inclusión de temperatura en un proceso con agua (el solvente más barato), mejora los resultados y favorece la seguridad tanto del proceso como del posible consumidor. El efecto directo que esto conlleva es un aumento en el gasto energético.. 7.2. FACTORES AMBIENTALES. Debido a la alta toxicidad del HF, se trata de evitar en lo posible disponer de él, y por el contrario, se buscan maneras de reciclarlo y reemplazarlo en operaciones que lo involucran como el procesamiento de chips y otros aparatos que involucren compuestos de silicio. Esta misma razón hace al HF totalmente inapropiado para el consumo, por lo que se debe asegurar una total neutralización del mismo si se considerase para consumo. Aún así, los compuestos que forma, como el ácido monofluorobórico, son también peligrosos.. En cuanto a la posibilidad de fomentar cultivos de bambú en Colombia, se debe tener en cuenta que este es un cultivo invasivo y no nativo que seguramente tendría repercusiones ambientales.. 35.

(36) IQ-2006-II-14 8.. CONCLUSIONES. Tanto la matriz del bambú como la de la guadua tienen un contenido similar de Si. Sin embargo, el tabashir es la ventaja del bambú sobre la guadua, por lo que se concluye que, en total, de la guadua no se puede extraer una cantidad similar a la del bambú. La guadua tiene un contenido suficiente de silicio como para considerar el extracto para suplemento. La digestión con ácidos no es apropiada para un proceso en mayor escala, pues es efectiva pero insegura para el ser humano, para la seguridad del proceso y para el medio ambiente. Asimismo, la maceración con alcoholes no provee resultados favorables en contenido ni seguridad. El proceso de extracción recomendado es maceración con agua. Se deben realizar estudios de los efectos térmicos sobre el producto. El análisis colorimétrico con la técnica de azul de molibdato es apropiada para el análisis de muestras vegetales; es muy sensible.. 36.

(37) IQ-2006-II-14 9.. SUGERENCIAS. Aún al saber que no se obtendría una cantidad comparable a la del tabashir, es posible hacer extractos de la matriz de la guadua factibles para suplemento. Valdría la pena analizar la factibilidad del proceso con agua. Considerar más investigación del tabashir, con miras a desarrollar un producto especializado. Continuar investigaciones sobre la guadua, en biorecuperación y como posible fuente alimenticia para humanos y animales. Estudiar maceración en frío con agitación y/o maceración en caliente junto con degradación térmica de componentes. Estudiar la estabilización de ácido ortosilícico.. 37.

(38) IQ-2006-II-14 10.. REFERENCIAS. Abd.Latif, M., and O. Abd.Razak. 1991. Availability, distribution of bamboo and its industrial status in Peninsular Malaysia. Proceedings 4th International Bamboo Workshop. Bamboo in Asia and the pacific. Chiangmai, Thailand. November 27 – 30. Pp. 60-67. Ahmad, Mansur. Analysis of Calcutta bamboo for structural composite materials [en línea] [Estados Unidos] [Consultado 31 de agosto de 2006] Disponible en Internet <http://scholar.lib.vt.edu/theses/available/etd-08212000-10440027/ unrestricted/Chapter2.pdf > Candy JM et al. Aluminosilicates and senile plague formation in Alzheimer's disease. Lancet 1986, 1:354-356. Carlisle EM. Silicon: a possible factor in bone calcification. Science 1970, 167:179-280. Cola de Caballo, Equisetum arvense. [en línea] [Argentina] [Consultado 18 de octubre de 2006] <http://www.salud.bioetica.org/cola_de_caballo.htm> Drake, Daniel J. Feeding rice straw to cattle. [en línea] [Estados Unidos] [Consultado 26 de. noviembre. de. 2006]. Disponible. en. Internet. <http://www.plantsciences.ucdavis.edu/uccerice/STRAW/pub8079.pdf> Environmental Sciences Section. Inorganic Chemistry Unit. Wisconsin State Lab of Hygiene. ESS Method 360.2:Silica Dissolved, Automated, Colorimetric. Revisado Octubre 1992. [en línea] [Estados Unidos] [Consultado 5 de Septiembre de 2006] Disponible en Internet: <http://www.epa.gov/glnpo/lmmb/methods/methd360.2.pdf>. 38.

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(40) IQ-2006-II-14 Morales, D; Klein C. A resources assessment study of Guadua bamboo (Guadua Angustifolia) in the Coffee region of Colombia. 2004 Naik, NK (Investigador principal). Mechanical and Physico-Chemical Properties of Bamboos carried out by Aerospace Engineering Department. Indian Institute of Technology – Bombay [en línea] [India] [Consultado 8 de mayo de 2006] Disponible en Internet <http://www.bambootech.org/files/mechanicaltesting%20report.pdf > Profesor Edgar Linares. Universidad Nacional de Colombia (Sede Bogotá). Entrevista. San Buenaventura, Maricar y otros. An In Vitro Study on the Bronchodilator Activity of Bambusa blumeana Bl. ex. Schult. f. (Family Gramineae) Stem Extract on Isolated Tracheal Rings of Felis catus [en línea] [Filipinas] [Consultado 22 de marzo de 2006] Disponible en Internet <http://www.uerm.edu/research/bambusa.doc> Schwarz, Klaus. A Bound Form of Silicon in Glycosaminoglycans and Polyuronide. Artículo en: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Vol. 70, No. 5, pp. 1608-1612, Mayo 1973. Seaborn C, et al. Effects of germanium and silicon on bone mineralization. Biological Trace Element Res 1994, 42:151-164. Seaborn C, et al. Silicon deprivation decreases collagen formation in wounds and bone, and ornithine transminase enzyme activity in liver. Biol Trace Elem Res 2002, 89(3):251-61. Silicon, an overlooked trace material. Reporte en LE Magazine [en línea] [Estados Unidos] [Consultado. 22. de. marzo. de. 2006]. Disponible. en. Internet. <www.jarrow.com/biosil/content/articles/silicon_overlooked_trace_material.pdf. 40.

(41) IQ-2006-II-14 Taber, Henry G.; Shogren, Diane; Lu, Gang. Extraction of silicon from plant tissue with dilute HCl and HF and measurement by modified inductive coupled argon plasma procedures. Artículo en: Communications in Soil Science and Plant Analysis. Vol 33, Nos. 9 y 10, pp. 1661–1670 (2002). Wang, D. and S.J. Shen. 1987. Bamboos of China. Timber Press, Portland, Oregon.. 41.

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