Obtención de fibras naturales y subproductos líquidos a partir de biomasa mediante un proceso de explosión con vapor, análisis de propiedades y potenciales usos
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Date
2024-11-05
Journal Title
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Volume Title
Publisher
Universidad de Cuenca
Abstract
The valorization of agricultural waste is an increasingly relevant topic. This study focused on
the extraction and characterization of natural fibers and liquid byproducts from banana leaves
(Musa paradisiaca) and sugarcane (Saccharum officinarum), using the steam explosion (SE)
process. The investigation aimed to analyze the properties and potential applications of the
products. Residence times of 1 second (referred to as B1 and C1 for banana and sugarcane,
respectively) and 10 minutes (B10 and C10) were used in the process. The extracted fibers
showed yields of 3.59% for B1, 3.10% for B10, 2.79% for C1, and 2.67% for C10. The organic
carbon content in the extracted fibers was higher than in the original material, with B1 reaching
59.29% and C10 reaching 50.08%, suggesting good structural stability and potential for use
in biocomposites. The dimensional and biodegradability analysis of HDPE-fiber composites
indicated good dimensional stability of banana fibers in high-humidity environments and a
biodegradability rate of 10% (for C10). Chemically, the fibers exhibited nitrogen concentrations
between 1.58% and 1.98%, and phosphorus and potassium concentrations ranging from
0.436 to 3.512 ppm, limiting their potential use as fertilizers. Additionally, the liquid byproducts
from each treatment did not contain nitrogen, and phosphorus and potassium levels ranged
from 0.103 to 0.680 ppm, ruling out their use as fertilizers. However, all the liquid byproducts
demonstrated phytotoxic potential, with seed germination indices between 0.00% and 22.19%,
indicating their potential as herbicides.
Resumen
La valorización de desechos agrícolas es un tema de creciente relevancia. El presente trabajo
se centró en la obtención y caracterización de fibras naturales y subproductos líquidos a partir
de hojas de banano (Musa paradisiaca) y caña de azúcar (Saccharum officinarum), utilizando
el proceso de explosión con vapor (EV). para luego analizar sus propiedades y posibles
aplicaciones Se emplearon tiempos de residencia de 1 segundo (denotado como B1 y C1
para banano y caña, respectivamente) y 10 minutos en el proceso (B10 y C10). Las fibras
obtenidas presentaron un rendimiento del 3.59% para B1, 3.10% para B10, 2.79% para C1 y
2.67% para C10. Los valores de carbono orgánico en las fibras extraídas fueron superiores
al material original, con B1 alcanzando un 59.29% y C10 un 50.08%, lo que sugiere buena
estabilidad estructural y potencial para aplicaciones en biocompuestos. El análisis
dimensional y de biodegradabilidad de compositos HDPE-fibra indica una buena estabilidad
dimensional de fibra de banano en ambientes de alta humedad y biodegradabilidad de 10%
(para C10). En cuanto a la composición química, las fibras mostraron concentraciones de
nitrógeno entre 1.58 a 1.98%, fósforo y potasio entre 0.436 a 3.512 ppm, lo que limita su uso
como fertilizante. Por otra parte, los subproductos líquidos resultantes de cada tratamiento no
contenían nitrógeno, y el contenido de fósforo y potasio fue 0.103 a 0.680 ppm , descartando
también su uso como fertilizantes. Sin embargo, todos los líquidos mostraron potencial
fitotóxico con un índice de germinación de semilla entre 0.00 a 22.19%, indicando potencial
uso como herbicidas.
Keywords
Ingeniería Química, Explosión con vapor, Fibras lignocelulósicas, Fitotoxicidad
Citation
Código de tesis
TQ;634
Código de tesis
Grado Académico
Ingeniero Químico