Aplicación de nanocelulosa de una fuente lignocelulósica (mata de piña) en el reforzamiento de un producto

Aplicación de nanocelulosa de una fuente lignocelulósica (mata de piña) en el reforzamiento de un producto compuesto de madera

El tallo de la piña húmeda es cortado a un tamaño de 2 cm y secado a 80 °C hasta alcanzar una humedad del 4%. Luego es triturado a un tamaño de 300 µm. Se prepara una solución de con hidróxido de sodio (NaOH) a 2.5% y se verte en la piña triturada. Luego se calienta a una temperatura de 100°C por un periodo de 4h. Luego el material es lavado con agua destilada hasta obtener un pH neutro, para su posterior blanqueamiento con hipoclorito de sodio (NaClO) a una concentración de 4% durante un periodo de 2 h. Seguidamente el material se lava con agua destilada hasta alcanzar un pH neutro (Rambabu et al., 2016). Luego la nanocelulosa es obtenida por reacción de hidrólisis química haciendo uso de una disolución de ácido clorhídrico (HCl) de concentración 2.5 N, utilizando un sistema de reflujo a una temperatura de 90°C por un periodo de 30 min para su posterior filtración y neutralización con agua destilada (Gaspar et al., 2014). Extracción de nanocelulosa cristalina: Este procedimiento consistió en el tratamiento de la nanocelulosa con ácido sulfúrico (H2SO4) al 64% a temperatura ambiente y por periodo de1h. Mediante diálisis se llevó a un pH entre 3-5 y por tratamiento mecánico mediante uso de un ultrasónico (Amplitud 70, tiempo 10min) se obtuvo el hidrogel de nanocelulosa (0.033g ml-1, m v-1).  

En dos tipos de adhesivos para madera, PVAc y UF, fue agregado nanocelulosa en tres concentraciones: 0% (control), 0.5% y 1.0% (peso peso-1), la cual fue añadida con base en el porcentaje de sólidos de cada adhesivo (55% para PVAc y 48% para UF.  La mezcla de la nanocelulosa con los adhesivos se prepara de la siguiente forma: en el caso del PVAc, es tomado 150 gramos y colocada en un recipiente y puesto a agitar con ayuda de un agitador de cuchillas inclinadas con aspas de 45° a 1600 rpm. Luego se toma la proporción de MNCC en gel (aproximadamente 13.75 ml para la concentración 0.5% y 27.5 ml para la concentración del 1.0% y se va agregando lentamente al adhesivo. Una vez que se mezcla la nanocelulosa en el adhesivo, se mantiene la agitación durante 10 minutos. Mientras que para UF, por tratarse de 4 componentes (resina, agua, harina y sulfato de amonio como catalizador), 76.5 g de la resina es mezclada con 12 ml y 24 ml para las concentraciones de 0.5% y 1.0%, respectivamente de MNCC. Esta mezcla es agitada durante 5 minutos a 1600 rpm con ayuda de un agitador de cuchillas inclinadas, luego se añade los demás componentes (27-15 ml restantes de agua, 30 g harina y 4.5 ml de catalizador) y se continua la agitación durante 5 minutos adicionales.  

El producto propuesto para utilizar la nanocelulosa fueron bloques de madera utilizados en la fabricación de tarimas tipo europea. Los bloques de madera compuesta fabricados con PVAc y UF y modificados con NCC al 1% con tres especies tropicales (Vochysia ferruginea, Cordia alliodora y Gmelina arborea), comúnmente usadas en la fabricación de tarimas en Costa Rica, mejora el comportamiento en la flexión estática de la tarima tipo europea, específicamente en los valores de carga máxima y deflexión. Este resultado, junto con las pruebas realizadas a los bloques de madera compuesta, indica que al sustituir el bloque de madera sólida por un bloque compuesto y agregar a los adhesivos NCC al 1% es una opción viable y con un alto desempeño estructural de la tarima tipo europea.