Obtención de nanocelulosa a partir de la cascarilla de arroz mediante hidrólisis ácida.

Abstract

La presente investigación tiene como objetivo la obtención de nanocelulosa a partir de la cascarilla de arroz mediante hidrólisis ácida, para lograrlo primeramente se realizó la caracterización de la materia prima y determinación de la cantidad de sustancias macromoleculares tales como: Celulosa, hemicelulosa y lignina, para de esta manera comprobar los resultados obtenidos en otras investigaciones en cuanto a la cantidad de estas sustancias presentes en la cascarilla. Luego se procedió a obtener la celulosa mediante hidrólisis básica para lo que se utilizaron soluciones de hidróxido de sodio al 5, 15 y 20% con cuatro réplicas y para cada réplica se utilizaron 20 gramos de cascarilla con un tiempo de cocción de 90 minutos, se realizó el blanqueamiento de la celulosa obtenida aplicando una solución de hipoclorito de sodio al 1% (p/p) y se removió hemicelulosas con solución de ácido clorhídrico al 0.65% (p/p). La obtención de nanocelulosa se la llevo a cabo mediante la hidrólisis ácida de la celulosa obtenida aplicando ácido sulfúrico al 64% (p/p) de concentración con un tiempo de reacción de 45 minutos y 45 °C de temperatura, ácido sulfúrico al 60% (p/p) de concentración y tiempo de reacción de 45 minutos y 45 °C de temperatura, ácido sulfúrico al 64% (p/p) de concentración, tiempo de reacción de 1 hora y 45 °C de temperatura, se detuvo la reacción añadiendo 750 ml de agua destilada, se sónico para tener una completa separación de la parte cristalina de la amorfa y se realizó el lavado de las nanopartículas de celulosa mediante centrifugación, se caracterizó la celulosa y los nanocristales de celulosa obtenidos mediante espectroscopia de infrarrojos con transformada de Fourier (FTIR) y microscopia electrónica de barrido (SEM) respetivamente, mediante esta última técnica se pudo confirmar la obtención de nanocristales de celulosa en tamaño que va de 10 x 5 nm hasta 500 x 100 nm. Se llevó a cabo el escalamiento industrial del proceso de obtención de nanocristales de celulosa y se determinaron los indicadores financieros del proyecto obteniéndose para este último una tasa interna de retorno del 13% lo que indica que se trata de un proyecto económicamente rentable.

The objective of this research is to obtain nanocellulose from rice husks by means of acid hydrolysis. In order to achieve this, the raw material was first characterized and the amount of macromolecular substances such as cellulose, hemicellulose and lignin was determined in order to verify the results obtained in other researches regarding the amount of these substances present in the husk. Then the cellulose was obtained by basic hydrolysis for which sodium hydroxide solutions were used at 5, 15 and 20% with four replicates and for each replica were used 20 grams of husk with a cooking time of 90 minutes, the bleaching of the cellulose obtained by applying a solution of sodium hypochlorite at 1% (w/w) and removed hemicellulose with hydrochloric acid solution at 0.65% (w/w). The obtaining of nanocellulose was carried out by means of the acid hydrolysis of the obtained cellulose applying sulfuric acid to 64% (w/w) of concentration with a time of reaction of 45 minutes and 45 °C of temperature, sulfuric acid to 60% (w/w) of concentration and time of reaction of 45 minutes and 45 °C of temperature, sulfuric acid to 64% (w/w) of concentration, time of reaction of 1 hour and 45 °C of temperature, the reaction was stopped adding 750 ml of distilled water, The cellulose and cellulose nanocrystals obtained by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM) were characterized respectively, by means of this last technique it was possible to confirm the obtaining of cellulose nanocrystals in sizes ranging from 10 x 5 nm to 500 x 100 nm. The process of obtaining cellulose nanocrystals was industrially scaled and the financial indicators of the project were determined, obtaining an internal rate of return of 13% for the latter, which indicates that it is an economically profitable project.