Componentes de la biomasa para la síntesis de nuevos materiales poliméricos

• Autores: Rodríguez Ramírez, Carlos Alejandro
• Año de publicación: 2023
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: D'Accorso, Norma Beatriz; García de Rodríguez, Nancy Lis
• Materia: CELULOSA; HEMICELULOSAS; LIGNINA; CAÑA TACUARA; CELLULOSE; HEMICELLULOSES; LIGNIN; TACUARA CANE
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La economía circular es la estrategia que actualmente se utiliza en la industria manufacturera para promover la sostenibilidad de sus productos. Este concepto postula que el valor de los productos, materiales y recursos debe mantenerse el mayor tiempo posible, reduciendo la generación de residuos y reutilizando para cerrar el ciclo. En Argentina, la caña Tacuara es una especie de bambú invasora de rápido crecimiento y sin gran valor comercial que es una fuente biopolímeros como lo son la celulosa, hemicelulosa y lignina. La producción de nuevos polímeros y materiales compuestos a partir de estos compuestos es el eje principal del presente trabajo. En el primer enfoque, preparamos nanofibras de celulosa cuya superficie se modificó covalentemente para cambiar su hidrofilia. Estos nuevos materiales se utilizaron como nanocargas en una matriz de ácido poliláctico, que permiten la preparación de películas biodegradables flexibles que evitan la formación de agregados y presentan una estabilidad térmica mejorada. Las pruebas mecánicas realizadas en el material resultante mostraron un efecto plastificante. Las hemicelulosas fueron empleadas para la síntesis de redes interpenetradas para ser usadas como captadores de colorantes contaminantes en efluentes acuosos. Por otro lado, esta fracción lignocelulósica fue modificada químicamente, empleando una reacción ambientalmente amigable como la cicloadición 1,3-dipolar. La reacción fue catalizada por cobre (I), se utilizó un derivado de azida hemicelulosas como dipolo y diferentes alquinos terminales (derivados alifáticos, aromáticos y heterocíclicos) como dipolarófilos. Estos demostraron la versatilidad y reproducibilidad de la reacción. Posteriormente, esta metodología se utilizó en la derivatización de la lignina con el objetivo de incorporarla a matrices de alcohol polivinílico que se aplicaron en la remoción de contaminantes residuales. Finalmente, se sintetizaron copolímeros de productos de degradación de lignina con derivados de carbohidratos que dieron lugar a productos anfifílicos.
Circular economy is the strategy being used in the manufacturing industry to promote the sustainability of their product. This concept postulates that the value of products, materials and resources should be maintained for as long as possible, reducing waste generation and reusing to close the cycle. In Argentina, the Tacuara cane is a fast-growing invasive bamboo species with no great commercial value, which is an interesting source of cellulose, hemicellulose and lignin. The production of new polymers and composite materials from these compounds is the main of this present work. In the first approach, we prepared nanofibers of cellulose whose surface was covalently modified to change their hydrophilicity. These new materials were used as nanofillers in a polylactic acid matrix, which enable the preparation of flexible biodegradable films that avoided the formation of aggregates and presented improved thermal stability. Mechanical tests performed on the resulting material showed also a plasticizing effect. Then, the hemicelluloses fractions were employed for the synthesis of interpenetrated networks and with the application as capturing agents of dyes that are pollutants in aqueous effluents. Likewise, they were chemically modified, applying an environmentally friendly reaction as the 1,3-dipolar cycloaddition. The reaction was catalyzed by copper (I), azide hemicellulloses derivative was used like a dipole and different terminal alkynes (aliphatic, aromatic and heterocyclic derivatives) as dipolarophiles. These proved the versatility and reproducibility of the reaction. Subsequently, this methodology was used in the derivatization of lignin with the aim of incorporating it into polyvinyl alcohol matrixes which were applied in the removal of residual contaminants. Finally, copolymers from lignin degradation products with carbohydrate derivatives were synthesized which led to amphiphilic products.
Fil: Rodríguez Ramírez, Carlos Alejandro. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.