ImpactU Versión 3.11.2 Última actualización: Interfaz de Usuario: 16/10/2025 Base de Datos: 29/08/2025 Hecho en Colombia
Elaboración De Madera Sintética A Partir De Lignina Extraída De Carbón De Bajo Rango, Modificada Por Radiación UV Y Por Acción De Enzimas Lignolíticas.
El proposito de esta investigacion fue determinar las condiciones optimas de despolimerizacion de la lignina por accion UV y estudiar la viabilidad de un nuevo metodo de despolimerizacion mediante la accion de enzimas lignoliticas. Ambos metodos tienen como finalidad incrementar la reactividad de la lignina y con ella elaborar un producto maderable con buenas propiedades mecanicas. Para ello, este proyecto de investigacion se dividio en tres etapas. La primera consistio en la extraccion y caracterizacion de la lignina. En primer lugar, se recolectaron 3 muestras de carbon del municipio de Paipa, Boyaca, y se caracterizaron por analisis proximo, analisis ultimo y por su poder calorifico. Todo esto se hizo con el fin de seleccionar la muestra que se clasificaba como carbon de bajo rango. Posteriormente, a partir de la muestra seleccionada se realizo la extraccion de lignina por el metodo Sosa usando NaOH al 15%, y del extracto lignocelulosico obtenido, fue precipitada la lignina mediante hidrolisis acida empleando H2SO4 (98%). La lignina purificada fue caracterizada junto con un estandar de lignina Kraft por espectroscopia IR, UV, analisis elemental y solubilidad. La segunda etapa consistio en modificar estructuralmente la lignina para aumentar su reactividad. Para ello se realizaron dos modificaciones por separado. En la primera de ellas, se despolimerizo la lignina por irradiacion UV a 10, 12, 14, 16 y 18h de exposicion, y posteriormente fue hidroximetilada con formaldehido por el metodo de El Mansouri [1], proceso que incorpora grupos hidroximetil a su estructura. El incremento de la reactividad de la lignina fue determinado por el aumento de los grupos OH, proceso que se verifico por analisis elemental y por espectroscopia IR. Respecto al segundo tipo de modificacion, se estudio la posibilidad de despolimerizar la lignina mediante la accion de enzimas lignoliticas extraidas del Pleurotus Ostreatus. Para ello, se estandarizaron los metodos Siringaldazina y Guiaicol para medir la actividad de lacasas y peroxidasas, respectivamente, a partir de soluciones patron de estas enzimas. Posteriormente, al extracto enzimatico obtenido se le midio la actividad lacasa y peroxidasa por los metodos ya mencionados a partir del tercer dia y durante una semana. A continuacion se realizo una pre-purificacion de las enzimas con sulfato de amonio y ultrafiltracion. Finalmente, se realizaron 7 ensayos de despolimerizacion variando la concentracion del extracto enzimatico y empleando acido sinapico como mediador. Cada muestra obtenida fue hidroximetilada con formaldehido y fue caracterizada por analisis elemental. La tercera etapa consistio en la elaboracion de los productos maderables. Para ello se realizo un ensayo preliminar con la lignina modificada a 12h por radiacion UV y se hizo reaccionar con melamina y cascarilla de arroz (empleando formaldehido como agente polimerizante) mediante dos condiciones distintas: en la primera, la reaccion fue llevada a cabo a 80°C por 24h; mientras que la segunda, fue realizada en autoclave a 15 psi y 121°C durante 3.5h. Con base en esto, se elaboraron los demas productos maderables usando los siguientes tipos de lignina: lignina extraida sin modificar, estandar de lignina Kraft, lignina hidroximetilada (sin despolimerizar) y los 6 productos obtenidos de la modificacion enzimatica de la lignina. Finalmente, cada una de estas muestras fue caracterizada por su rugosidad empleando la tecnica de Microscopia de Fuerza Atomica (AFM) y fueron comparadas con un fragmento de madera natural. Se obtuvo que la muestra 3 era la que presentaba las caracteristicas de carbon de bajo rango. Su porcentaje de acidos humicos fue de 14,26 %. El porcentaje de extraccion de la lignina fue del 28,02 %. La lignina extraida presento caracteristicas muy similares al del estandar de lignina Kraft, excepto porque esta ultima era un poco mas polar. En cuanto a su modificacion estructural, en la despolimerizacion por radiacion UV se encontro que el tiempo optimo de exposicion era de 12h, donde se logro un incremento de oxigeno del 32,1%, y un aumento de la banda de grupos OH en el espectro IR, confirmando la incorporacion de los grupos hidroximetil. Respecto a la modificacion enzimatica, se determino que el extracto enzimatico lignolitico si presento actividad Lacasa, y esta fue mayor en el dia sexto (1.76 U/mL); por el contrario no se encontro ninguna actividad peroxidasa. Luego de la pre-purificacion y ultrafiltracion, el extracto enzimatico presento una actividad total de Lacasa de 38,66 U, y el porcentaje de purificacion fue del 0.71%. Los % C obtenidos para las muestras en el analisis elemental, indicaron que el acoplamiento de oxigeno fue menor que por el metodo de despolimerizacion UV, por lo tanto, fueron muestras menos reactivas. Para la despolimerizacion enzimatica, los mejores resultados se obtuvieron utilizando 8.40 U de actividad Lacasa por cada 500mg de lignina (Muestra 4). En cuanto a la elaboracion de los productos maderables, el ensayo preliminar dio como resultado que la reaccion de polimerizacion se optimizaba en las condiciones de la autoclave. El producto con mejores propiedades organolepticas, estructurales y de rugosidad fue el sintetizado con la lignina despolimerizada por radiacion UV a 12h de exposicion e hidroximetilada; siendo su valor de rugosidad muy cercano al de la madera natural. Se encontro tambien que la hidroximetilacion de la lignina sin despolimerizar, genera un aumento significativo en su reactividad; de igual manera, se descubrio que el acido sinapico era capaz de reaccionar con la lignina incrementando aun mas su reactividad, sin necesidad del uso de enzimas, ya que la M6 genero el segundo mejor producto en cuanto a rugosidad. Finalmente, se demostro que la despolimerizacion enzimatica no es un proceso viable para la elaboracion del producto maderable, ya que la despolimerizacion con luz UV genero productos de mejor calidad, a menor tiempo y a menor inversion.