Estudio del efecto de lignina residual sobre las propiedades fisicoquímicas de nanopapeles basados en celulosa Kraft aplicables para la remoción de iones Cu 2+ desde recursos hídricos

Abstract

Diversos investigadores han estudiado el potencial de las nanofibras de celulosa (NFC) en la elaboración de materiales adsorbentes para el tratamiento de aguas, sin embargo, estas requieren de funcionalizaciones para mejorar su capacidad de adsorción. Si bien la fabricación y caracterización de nanofibras de lignocelulosa (NFLC) ha sido objeto de estudio en estos últimos años, es conocido que el efecto que tienen los contenidos de lignina y hemicelulosa residuales sobre las propiedades de las fibras de celulosa, varía según el tipo de materia prima y del proceso empleado para su extracción, así como también, del contenido de lignina residual presente. En este contexto, en la presente tesis doctoral se emplearon pulpas de celulosa no blanqueada con diferentes contenidos de lignina residual, con el fin de determinar su efecto sobre la morfología y dimensiones de las NFLC obtenidas. Mediante AFM se comprobó que la lignina residual tuvo un efecto positivo sobre la fibrilación mecánica de la celulosa, permitiendo obtener NFLC con anchos reducidos, en comparación a las NFC. Por otra parte, se informa del efecto que tuvo la presencia de lignina residual sobre las propiedades físicas, caracterización química, morfológica, estructural, térmicas, entre otras, de nanopapeles fabricados a partir de NFLC, los cuales presentaron una disminución en el espesor, gramaje y porosidad, y un aumento en la densidad aparente, lo que se atribuyó al efecto plastificante de la lignina residual durante el prensado en caliente. Además, presentaron menores índices de cristalinidad, menores anchos de fibra, mayor estabilidad térmica y anchos de poros más pequeños. Finalmente, al evaluar el potencial de los nanopapeles basados en NFLC para ser empleados como adsorbente de Cu2+ en aguas contaminadas mineras, se obtuvo que los nanopapeles fabricados a partir de una suspensión de NFLC, presentaron una capacidad de adsorción máxima (qm) de Cu2+ experimental (42 mg/g a pH 3), superior al qm obtenido para nanopapeles fabricados con NFC (28 mg/g a pH 3). De esta manera, se comprobó lo planteado en esta tesis doctoral correspondiente a que la presencia de lignina residual en los nanopapeles fabricados con NFLC, podría tener un efecto positivo sobre su capacidad de adsorción, gracias a que la lignina posee abundantes grupos funcionales adicionales con capacidad de captura de contaminantes, sin necesidad de realizar modificaciones químicas.