Estudio del efecto de la adición de nanocelulosa obtenida del desecho del rastrojo de piña en mezclas para materiales de construcción

Esteban Solís Nicolas1*, José Roberto Vega Baudrit2, Einer Rodríguez Rojas1,3, Luis Carlos Meseguer Quesada1,3

1) Escuela de Ingeniería Civil, Facultad de Ingeniería, Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica. Correo electrónico:esteban.a.solis@gmail.com
2) Laboratorio Nacional de Nanotecnología (LANOTEC), San José, Costa Rica.
3) Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales (Lanamme UCR), San José, Costa Rica.

Recibido: Noviembre de 2018; Aceptado:

RESUMEN

El aporte de la nanotecnología en las nuevas tecnologías convergentes ha sido clave en la sinergia de distintas ciencias, ingenierías e industrias, lo cual genera la posibilidad del mejoramiento o creación de nuevas propiedades o nuevas aplicaciones. La inclusión de fibras naturales como aditivo en mezclas de concreto hidráulico es de interés debido a su abundancia, por ser un insumo proveniente de fuentes renovables y por su potencial aporte en las propiedades físicas y mecánicas en mezclas cementicias. Existen métodos que permiten la obtención de un material a nivel nanoscópico llamado nanocelulosa a partir de la celulosa que forma parte de la estructura o pared celular vegetal. En Costa Rica, la producción y exportación de piña representa uno de los sectores productivos más importantes para el país. El rastrojo del cultivo de piña representa biomasa rica en celulosa que comúnmente se considerada un residuo o desecho agroindustrial cuyo manejo representa un proceso costoso y con posibles efectos adversos al ambiente y a la salud. La reutilización y revalorización de este subproducto, se enfocó en la extracción de la fibra lignocelulósica obtenida de las hojas del cultivo de piña para la posterior producción de nanocelulosa. La investigación busca principalmente evaluar posibles variaciones en las propiedades de resistencia a tensión, compresión y trabajabilidad entre las mezclas de mortero de cemento hidráulico con distintas dosificaciones del producto obtenido del proceso de producción de la nanocelulosa y las mezclas sin
adición. Se realizaron mezclas con cuatro porcentajes de adición además de la mezcla patrón (0%) con porcentajes en estado acuoso respecto al peso del cemento para cada aditivo obtenido de 0,125, 0,25, 0,50, y 1 (0,013, 0,025, 0,05, y 0,1% en peso seco respectivamente). En todas las mezclas con alguna adición de nanocelulosa, se obtuvieron valores de reducción porcentual en la relación agua/cemento para una consistencia plástica adecuada en comparación a la mezcla patrón. Todas las mezclas con alguna adición de nanocelulosa obtuvieron valores de resistencia tanto a la tensión como a la compresión mayores a la mezcla patrón.

ABSTRACT

The contribution of nanotechnology in the new convergent technologies has been key in the synergy of different sciences, engineering and industries, which generates the possibility of the improvement or creation of new properties or new applications. The inclusion of natural fibers as an additive in hydraulic concrete mixtures is of interest due to its abundance, for being an input from renewable sources and for its potential contribution in the physical and mechanical properties in cementitious mixtures. There are methods that allow obtaining a material at the nanoscopic level called nanocellulose from the cellulose that is part of the structure or plant cell wall. In Costa Rica, the production and export of pineapple represents one of the most important productive sectors for the country. The stubble of the pineapple crop represents a biomass rich in cellulose that is commonly considered an agroindustrial waste or residue whose management represents an expensive process and with possible adverse effects to the environment and health. The reuse and revaluation of this by–product is focused on the extraction of the lignocellulosic fiber obtained from the leaves of the pineapple crop for the subsequent production of nanocellulose. The research seeks mainly to evaluate possible variations in the properties of tensile strength, compression strength and workability between the hydraulic cement mortar mixtures with different dosages of the product obtained from the nanocellulose production process and the mixtures without addition. Mixtures were made with four addition percentages in addition to the standard mixture (0%) with percentages in aqueous state with respect to the weight of the cement for each additive obtained of 0.125, 0.25, 0.50 and 1% (0.013, 0.025, 0.05, and 0.1% dry weight respectively). In all the mixtures with some addition of nanocellulose, percentage reduction values were obtained in the water/cement ratio for an adequate plastic consistency in comparison to the standard mixture. All the mixtures with some addition of nanocellulose obtained values of resistance to both tension and compression greater than the standard mixture.

Texto completo (pdf)

CITA (APA)

Solís Nicolas, E., Vega Baudrit, J. B., Rodríguez Rojas, E., Meseguer Quesada, L. C. (2019). Estudio del efecto de la adición de nanocelulosa obtenida del desecho del rastrojo de piña en mezclas para materiales de construcción”. Revista Iberoamericana de Polímeros20(1), 21-43.

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