26 Tabla 2: Principales efectos del tratamiento y longitud de la fibra sobre la resistencia a la compresión (CR), la resistencia a la tracción (RT), la resistencia a la flexión (RF) y el módulo de juventud (MY) de seis tipos de compuestos elaborados a partir de bagazo de caña de azúcar. 29 Figura 7: Biodegradabilidad de composites con fibras con tratamiento alcalino (B) y sin tratamiento alcalino (A), con tres longitudes de fibra (1 mm, 0,5 mm y 0,25 mm) 30 Figura 8: Micrografías electrónicas de barrido: a) biocompuesto sin alcalino tratamiento y longitud de fibra de 1 mm; b) biocompuesto sin tratamiento alcalino y longitud de fibra de 0,25 mm; c) biocompuesto con tratamiento alcalino y. El objetivo de esta investigación fue desarrollar un material biodegradable con potencial aplicación en el sector del embalaje mediante el estudio del efecto que produce la longitud de la fibra de caña (1 mm, 0,5 mm y 0,25 mm) y la aplicación de un tratamiento alcalino a las fibras. en la resistencia mecánica del material.
La resistencia mecánica del biocompuesto con una longitud de fibra de 0,25 mm y con tratamiento alcalino resultó ser más resistente que los demás tratamientos. En general, los factores del tratamiento alcalino de la fibra y su longitud afectan significativamente la resistencia mecánica del material. La resistencia mecánica del biocompuesto con una longitud de fibra de 0,25 mm y con tratamiento alcalino fue superior al plástico expandible de tal manera que dicho biocompuesto es una propuesta prometedora como material de embalaje.
The mechanical strength of short fiber length composites (0.25 mm) with alkali fiber pretreatment was better than that of expandable plastics, so the mentioned composite is a promising proposal as a packaging material.
INTRODUCCIÓN
Literatura citada
El problema de la cultura del packaging: del diseño centrado en el consumo al diseño centrado en la función medioambiental. Elaboración de materiales biodegradables reforzados a partir de polietileno de baja densidad y bagazo de caña de azúcar modificado. Preparación a gran escala de compuestos a base de almidón reforzados con fibra de yute con alta resistencia mecánica y biodegradabilidad optimizada.
REVISIÓN DE LITERATURA
- Biocompuestos y materiales reciclados
- Biopolímeros
- Basados en almidón
- Basados en celulosa
- Ácido poliláctico
- Polihidroxialcanoatos
- Arroz
- Importancia mundial y nacional
- Morfología
- Industrialización
- Almidón
- Caña de azúcar
- Producción del cultivo de caña de azúcar
- Bagazo de caña
- Composición de fibras celulósicas
- literatura citada
En términos de uso Ponce, 2011; clasifica las plantas de producción de fibras naturales en dos grupos, primarias y secundarias; Las primarias son plantas que se cultivan por su contenido de fibra, mientras que las secundarias son plantas que se cultivan con otro propósito; sin embargo, la fibra es un subproducto de su uso. Así, los polímeros producidos a partir de recursos renovables o biodegradables se han convertido en una propuesta interesante para la industria del plástico, el embalaje, la sociedad en general y el sector agrícola, ofreciendo una alternativa de comercialización en diferentes mercados (Valero et al., 2013). Aproximadamente el 75% de este tipo de polímeros se utilizan para la producción de envases y envases, de los cuales el 50% se elaboran a partir de mezclas de almidón y polímeros petroquímicos.
A pesar de su uso en la industria, presenta algunas desventajas que han limitado su completa incorporación, como su baja resistencia a la humedad, su baja procesabilidad y su incompatibilidad con ciertos polímeros; sin embargo, ha sido un impulso para la investigación de nuevas estrategias que reduzcan o eliminen estas desventajas, incluyendo la modificación de la estructura del almidón, diversas mezclas con otros polímeros biodegradables, el uso de elementos que hagan compatible el almidón con otros polímeros y el uso de fibras que sirven como refuerzo (Valero et al., 2013; Cruz et al. A base de celulosa. Se han encontrado aplicaciones en la dosificación de medicamentos y químicos agrícolas además de ser utilizados en el campo de la medicina como materiales osteosintéticos y en sangre. reemplazo de vasos El arroz a nivel mundial es uno de los cereales más importantes para la nutrición humana, forma la base de la dieta de más del 60% de la población mundial (Martínez et al, 2017; Loubes y Tolaba, 2013), debido a su producción en todos los continentes y porque está compuesto por un alto porcentaje de carbohidratos, lo que lo convierte en la principal fuente de carbohidratos en la dieta de la población mundial y representa dos tercios de la ingesta calórica diaria en los países en desarrollo (Tamayo et al, 2017).
A diferencia de la molienda del trigo y otros granos, donde el objetivo es moler el grano para obtener harina, el objetivo en la molienda del arroz es obtener la mayor cantidad de granos integrales, como lo reportan algunos autores (Pinciroli, 2010 y Loubes y Tolaba, 2013). , la eficiencia en la conversión de arroz con cáscara en arroz blanco o pulido se mide por la cantidad de granos integrales obtenidos en relación con la cantidad inicial de arroz con cáscara. Los gránulos de almidón están formados por fracciones de amilosa y amilopectina orientadas en capas concéntricas. La distribución y organización de ambos polisacáridos dentro del gránulo de almidón dependerá de la especie botánica y de la proporción de los componentes mencionados, normalmente la mayoría de almidones. Está compuesto por un 20% de amilosa y un 80% de amilopectina, estos factores influyen en sus propiedades fisicoquímicas y definen sus diferentes aplicaciones (Agama et al, 2015; Martínez, 2017). Según Becerra et al, 2016, el bagazo de caña representa aproximadamente el 30% de la caña de azúcar, por lo que en ese año 16,92 millones de toneladas de bagazo fueron de la producción total.
El bagazo de caña de azúcar es un residuo que se produce en el proceso agroindustrial de extracción de azúcar, al extraer el jugo de las cañas, la parte sólida, llamada caña, se utiliza tradicionalmente como combustible en las calderas de los ingenios azucareros, como materia prima para la producción de papel y tableros de fibra aglomerados, como aditivo para alimentos y en el peor de los casos se considera residuo agroindustrial (Aguilar 2011). Las fibras se encuentran en la corteza y en el interior de la caña, mientras que la médula es la médula de la caña. Las fibras vegetales en la mayoría de las plantas constituyen los elementos estructurales que forman tejidos duros o blandos, como raíces, tallos, hojas, flores y frutos; en la forma en que las fibras de origen vegetal se clasifican según la parte de la planta de la que se extraen (Figura 4) (Velásquez et al, 2016; y Deaquiz y Moreno, 2016).
Las fibras vegetales están constituidas por diferentes partes de celulosa, hemicelulosa, lignina y pectina; de los cuales es el componente más estructural. Las largas cadenas de celulosa forman estructuras cristalinas alineadas a lo largo de la fibra, llamadas microfibrillas, que están cubiertas por hemicelulosa, una estructura lineal ramificada compuesta de polisacáridos de bajo peso molecular.
ARTÍCULO CIENTÍFICO
- Introducción
- Materiales y Métodos
- Materiales
- Lugar de experimentación
- Diseño del experimento
- Análisis estadístico
- Preparación de la fibra
- Preparación del arroz quebrado
- Elaboración del biocompuesto
- Pruebas mecánicas del biocompuesto
- Contenido de humedad
- Absorción de agua
- Biodegradabilidad
- Análisis de microestructura
- Resultados y Discusión
- Comportamiento mecánico del material
- Propiedades de tracción
- Propiedades de compresión
- Propiedades de flexión
- Contenido de humedad
- Absorción de agua
- Biodegradabilidad
- Análisis de microestructura
- Conclusiones
- Literatura citada
Se utilizó un diseño experimental con asignación de tratamientos al azar con dos factores de estudio, tratamiento alcalino con dos niveles (con y sin) y longitud de fibra de bagazo de caña con tres niveles y 0,25 mm. En general, los factores del tratamiento alcalino de la fibra y su longitud afectan significativamente la resistencia mecánica del material, provocando diferencias estadísticas en las muestras evaluadas (Cuadro 1). 26 composites con longitud de fibra corta y que utilizaron tratamiento alcalino mostraron mayor resistencia mecánica, lo que se atribuye a una mejor transferencia de tensiones.
Por otro lado, existe una tendencia a que la resistencia a la tracción aumente en composiciones con tamaños de partículas más pequeños (Tabla 1). La mejora en la tensión de tracción en compuestos con tratamiento de fibra alcalina y longitudes de fibra más cortas es consistente con lo reportado en la literatura. Asimismo, se observa que existen diferencias significativas entre los biocompuestos con diferentes longitudes de fibra, donde la longitud de fibra de 0.25 mm provocó una mayor resistencia a la compresión que las longitudes de 0.50 y 1.00 mm (Cuadro 2).
Los resultados de la prueba de flexión muestran diferencias significativas entre los tres tamaños de longitud de fibra; En este caso, la resistencia mecánica del biocompuesto está fuertemente determinada por la longitud de la fibra, siendo más resistente cuanto menor es la longitud de la fibra (0,25 mm) (Tabla 2). Sin embargo, a pesar de que no existen diferencias significativas en la aplicación del tratamiento alcalino, el composite con tratamiento alcalino y longitud de fibra más corta resultó ser el más resistente de todos (Tabla 1), lo cual concuerda con los resultados de compresión y tracción. . Se observa que el composite sin tratamiento alcalino y con una longitud de fibra de 0.25 mm absorbió menos agua, mientras que el composite sin tratamiento alcalino y con una longitud de fibra de 1.00 mm absorbió más agua (Figura 1), sugiriendo que en compuestos con fibra STA , cuanto más corta es la longitud, menos agua absorbe.
El análisis de microestructura muestra la morfología de la superficie de fractura de compuestos sin tratamiento alcalino y fibra de 1,00 mm de longitud (Figura 3a), sin tratamiento alcalino y fibra de 0,25 mm de longitud (Figura 3b) y con tratamiento alcalino y fibra de 0,25 mm de longitud (Figura 3c), en los que Se presentan diferentes mecanismos de falla de la matriz, la interfaz fibra-matriz y las fibras (Ibrahim et al, 2017). Se prepararon exitosamente biocompuestos formados con fibra quebrada de bagazo de arroz y caña de azúcar, de los cuales el biocompuesto con tratamiento alcalino y longitud de fibra de 0.25 mm resultó ser el más resistente de todos los tratamientos, además presentó propiedades mecánicas superiores a los extensibles. El plástico se utiliza en la industria del embalaje, por lo que el material producido es una propuesta sostenible para el sector en cuestión. El porcentaje de pérdida de peso del biocompuesto con tratamiento alcalino y longitud de fibra de 0,25 mm fue del 73,33% después de cuatro semanas.
32 muestran que el tamaño de la longitud de la fibra es un factor que incide significativamente en la resistencia mecánica del material, siendo más resistente cuanto menor es la longitud. Asimismo, se encontró que las propiedades mecánicas de los biocompuestos elaborados con fibra con tratamiento alcalino son más resistentes que los elaborados con fibra sin tratamiento alcalino.
