Centro UTN QUIMOBI - Difusión Científica - Trabajos Presentados en Congresos
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Item Producción de “building blocks” a partir de residuos lignocelulósicos, enmarcado en la biorrefinería de los mismos(2022-09-09) Ruiz, Carlos Raúl; Sequeira, Alfredo Fabián; Dagnino, Eliana PaolaEl ácido levulínico (LA) es considerado como uno de los compuestos orgánicos con mayor potencial en la biorrefinería de residuos lignocelulósicos. La composición de la cascarilla de arroz hace que la obtención de LA a través de la biorrefinería sea muy prometedora. Este trabajo tuvo como objetivo definir los rangos de estudio de las variables que afectan a la obtención de LA por tratamiento ácido e identificar el ácido levulínico en el producto de reacción, para posteriormente definir un diseño de experimentos de optimización. Para ello, se realizaron pruebas con cascarilla sin tratar, y con cascarillas pretratadas, modificando la temperatura, el tiempo de reacción, la concentración de ácido sulfúrico y la carga de sólidos. Se identificó y cuantificó la concentración de ácido levulínico por medio de HPLC y, con los datos obtenidos se determinaron los rangos de estudios para cada variable para su posterior optimización. A partir de estos datos preliminares se concluye que es factible la obtención de ácido levulínico a partir de cascarilla de arroz tratada y original por medio de tratamientos ácidos. Se obtuvieron licores con concentraciones de LA superiores a 20 mg/L, con los cuales, haciendo los ajustes correspondientes a los parámetros estudiados se podría esperar mejoras en el rendimiento.Item Levulinic acid obtention from lignocellulosic waste of agroforestry-industrial of different origins(2023-08-04) Ruiz, Carlos Raúl; Sequeira, Alfredo Fabián; Dagnino, Eliana PaolaWorldwide, since last decade levulinic acid (LA) was one of the most sought-after chemical precursors. Lignocellulosic waste of agroforestry-industrial origin like rice hulk, sawdust, and cotton stubble are pointed as raw material for this work, at the same time those lignocellulosic wastes are abundant in Argentina´s northeastern. Report about the evaluation of LA obtention reaction using different raw materials obtained in different treatment steps and maintaining the same operation conditions is the main objective of this work. This objective aims to demonstrate the technical feasibility to obtain LA from a lignocellulosic waste biorefinery scheme. The reaction was running in a cylindrical steel reactor (AISI 316) provided with a manometer and a security valve to ensure the maximum pressure work. The reactor was heated indirectly in a heat-resistant silicone bath. The raw material used were rice hulk (pretreated to extract hemicellulose, lignin, and inorganic compounds), Prosopis nigra sawdust (pretreated to extract lignin and others), and cotton stubble (two fractions one rich in the ground cotton husk and other rich in cotton fiber). The cellulose content was evaluated in each one of these raw materials since this is the main substrate to obtain LA. All raw materials were treated with a sulfuric acid solution 5% w/V, using an 8% solid-liquid rate, and heated to 180°C for 40 minutes (the maximum reaction pressure was 11atm). LA identification and quantification were made in an HPLC, using a sugars and organic acids detection column, a UV detector, and IR to determine unconverted hydrolyzed sugars. The reaction yield was calculated from the LA/cellulose ratio for each of the raw materials. The LA obtained for each raw material was: fractions rich in ground cotton husk 23,38g/L with a reaction yield LA/cellulose 58.85%, fraction rich in cotton fiber 24,44g/L with a reaction yield LA/cellulose 39,67%, pretreated rice hulk 36,01g/L with a reaction yield LA/cellulose 47,88% and pretreated Prosopis nigra sawdust 21,24 g/L with a reaction yield LA/cellulose 47,41%. Based on the results obtained, it is possible to say the LA obtention reaction shows, for each raw material, high yields compared with other studies reported. This could be possible due to the lignocellulosic waste biorefinery scheme used and the application of pretreatments to the raw materials except for the fraction rich in cotton fiber that shows poorer results. These results demonstrate the technical feasibility to obtain LA from a lignocellulosic waste biorefinery scheme. In future works, the seeking of optimal reaction conditions and the possibility to use catalysts in order to improve the LA obtention reaction ratio will be accessed.Item Use of hydrolysates from waste microagal biomass for bioplastics production by Paracoccus denitrificans : a preliminary study(2023-06-08) Pila, Andrea Natalia; Rojo de Benito, Elena Maria; Filipigh, Ángel Alejandro; Dagnino, Eliana Paola; Bolado, SilviaSince the middle of the 20TH century, the introduction of plastics in the global market has produced a noticeable improvement in the comfort and the quality of life of humanity, being present not only in almost all aspects of our daily life, but also in the industry. Its versatility and humanity’s astonishing technological development throughout the decades has deemed its application essential in almost every aspect. Even though the exact number of plastic wastes disposed in unregulated landfills or in nature remains unknown, it is estimated that approximately 5 to 13 million metric tons are disposed in the ocean around the globe. In that sense, many significant breakthroughs related to the production of biodegradable polymers from removable resources in the biotechnological field have been achieved, aiming for Cero Waste and Net-Cero CO2 Emissions objectives. The polyesters produced by bacteria represent an specific type of biopolymer generated by microorganisms. Within the group, we can find Polyhydroxyalcanoates (PHAs), which can be synthesized by microorganisms as an energy storage mechanism. PHAs have presented promising results for its usage in the plastic industry, but its high production costs limit its production and utilization. For that reason, the main goal of this work is to evaluate the utilization of waste microalgal biomass as a carbon source for Paracoccus denitrificants PHAs production. Scenedesmus almeriensis based biomass grown on photo-bioreactor used for pig manure wastewater remediation was used for this analysis. Different types of hydrolysis (acid, alkaline and enzymatic) were used for recovering of carbon and nutrients from waste biomass. Hydrolysates, containing released monosaccharides and organic acids, among others components, were used as substrate for the production of PHAs. Paracoccus denitrificants were cultivated in minimum medium using the hydrolyzed as the only carbon source. The cellular growth was followed measuring DO 600 nm. The results show that both, acid and enzymatic hydrolyzed, are appropriate for P denitrificans growth, while alkaline hydrolyzed is not a suitable carbon source for the growth of P denitrificans and was discarted. After the cellular growth, the supernatant was separated by centrifugation (10.000 rpm, 10 minutes) and the total content of PHAs in the pellet was determinated by extraction with chloroform and measuring by Gas Chromatography coupled with a Mass detector. P denitrificans cultivated in acid hydrolyzed resulted in 4.99 mg g-1, while the ones cultivated in enzymatic hydrolyzed resulted in a lower yield of 3.61 mg g-1. All the results were expressed in dry basis. The results show that hydrolyzed waste microalgae biomass can be used as carbon source for the productions of PHAs using Paracoccus denitrificans.Item Carboxymethylcellulose obtained from lignocellulosic waste and its use as a biopolymeric matrix(2023-06-04) Cáceres, Liliana Mariel; Tourn, Silvana; Ruiz, Carlos Raúl; Sequeira, Alfredo Fabián; Dagnino, Eliana PaolaThe increase in the rate of production and accumulation of solid waste and the search for sustainable environmental solutions imposes the need to introduce advanced technologies to manage it efficiently. In this context, this work aims to obtain carboxymethylcellulose (CMC) from lignocellulosic waste and later use it in the encapsulation of liquid smoke and essential oils. Thus, a product of higher value can be obtained from an abundant and readably available waste product of northeastern Argentina`s agroforestal industry. Rice husk samples for this research were provided by a local company. The rice husk was treated in a biorefinery scheme (Acid hydrolysis, 0.3% w/V, 150°C, 30 min; followed by organosolv treatment, NaOH-ethanol-water, 160°C, 60min, and alkaline treatment). Subsequently, CMC was obtained, esterifying the unbleached cellulose obtained from the mentioned raw material, using a modification of the Druvacell method. The unbleached cellulose is pretreated with isopropanol and sodium hydroxide to promote fiber swelling and ionization of hydroxyl groups, and subsequently esterification with monochloroacetic acid. On the other hand, bio-oil was obtained by pyrolysis, at 400 °C for 120 min, from exhausted Schinopsis balansae (quebracho colorado) sawdust and the water-soluble fraction produced was refined, representing 34.6% based on the residual biomass fed. Finally, the refined fraction was characterized, to identify the improvement and its quality as liquid smoke to be encapsulated. The CMC obtained was used as a component, together with sodium alginate, of a biopolymeric matrix to encapsulate the water-soluble liquid smoke and hydrophobic essential oil. The raw material was characterized by determining its structural components, the substituent groups in CMC were recognized by FTIR and the degree of substitution was determined. In the production of microcapsules, using standard methods the performance and efficiency of the process were determined. On the other hand, the post-treatment rice husk is composed of 94% cellulose, and the rest is lignin and remaining inorganics. From it, it was possible to obtain a crude CMC with a purity greater than 70% and a degree of substitution greater than 0.6. The microencapsulation results show average yields greater than 55% and efficiencies greater than 90% for both encapsulated substances. With this work carried out, a very abundant residue could be valorized by obtaining CMC and using it in the microencapsulation of two chemically different substances. Good yields and efficiencies were obtained with liquid smoke [1] and essential oil [2], with comparable results with other authors.Item Microcápsulas conteniendo aceite esencial de pomelo y su aplicación en alimentos(2022-09-07) Cáceres, Liliana Mariel; Dagnino, Eliana Paola; Chamorro, Ester R.Los aceites esenciales presentan propiedades que los hacen excelentes aditivos alimentarios aportando sabores y aromas en todo tipo de alimentos. Sin embargo, estos compuestos presentan alta volatilidad e inestabilidad química en presencia de aire, luz, humedad y altas temperaturas. Una forma de limitar la degradación o pérdida de aroma durante el procesamiento y almacenamiento es la encapsulación de estos compuestos incorporando una matriz polimérica que lo proteja y forme un ambiente capaz de controlar su interacción con el exterior. El alginato es uno de los hidrocoloides más utilizado como polímero de pared con propiedades que incluyen espesamiento, estabilización, suspensión, formación de película y de gel. Asimismo, experimenta una transición de sol-gel independiente de la temperatura en presencia de cationes multivalentes aprovechada en el proceso de gelificación iónica, donde se reticula el hidrogel con una solución del cloruro de calcio. El objetivo de este estudio fue obtener microcápsulas secas de aceite esencial de pomelo al 2% y al 10% p/p en matrices de alginato de calcio por gelificación iónica externa y extrusión. Se obtuvieron rendimientos alrededor del 50% y una eficiencia superior al 90%. Se aplicó un secado al vacío y se midieron sus liberaciones controladas del aceite esencial contenido en medio alcohólico, manteniendo su liberación durante 10 días aproximadamente. Por último, se emplearon ambas microcápsulas en dos alimentos: masitas y bombones de chocolate, se realizó un análisis sensorial y se analizaron los resultados utilizando la prueba de rangos de Friedman para la concentración de sabor y la preferencia en la degustación.Item Microencapsulacion de aceite esencial de pomelo en matriz de alginato con agregado de lignina y silice(2021-10-04) Cáceres, Liliana Mariel; Velasco, Gustavo Adolfo; Dagnino, Eliana Paola; Chamorro, Ester R.En la actualidad es de suma importancia el uso de tecnologías limpias, como así también, el aprovechamiento de subproductos y residuos industriales. El objetivo de este trabajo es la microencapsulación de aceite esencial de pomelo, subproducto del proceso de elaboración de jugos, en matriz de alginato de sodio por extrusión y gelificación iónica externa, con el agregado de sílice y lignina, componentes de la cáscara de arroz (residuo agrícola en Argentina). Las pruebas fueron realizadas agregando, a la matriz de alginato la lignina (0,2; 0,5 y 0,8% p/p) y sílice (0,5; 0,8 y 1,0% p/p) en forma independiente. El aceite esencial fue ensayado al 2% y la extrusión se realizó con bomba jeringa para la formación de las microcápsulas. El análisis se llevó a cabo por espectrometría UV y cromatografía gaseosa. Los mejores rendimientos fueron 67% con lignina al 0,8%, y 58% con sílice al 1,0%, observándose diferencias significativas. No se observaron diferencias significativas en las eficiencias (99% con lignina y 97% con sílice). La liberación controlada máxima con lignina se da a los 5 días y con sílice a los 15 días. La microscopía óptica y SEM muestran que las microcápsulas son esféricas, con diámetros de hasta 2 mm con una red pareja de reticulación. Se logró una mejora en el rendimiento y la liberación controlada del compuesto activo. Esta propuesta brinda una solución al problema de conservación y manipulación del principio activo y una opción para empresas que promuevan una producción con residuo cero.Item Obtención de carboximetilcelulosa a partir de celulosa de cascarilla de arroz(2022-09-08) Cáceres, Liliana Mariel; Dagnino, Eliana Paola; Velasco, Gustavo Adolfo; Sequeira, Alfredo FabiánLa biomasa lignocelulósica residual representa una valiosa fuente de materiales poliméricos de interés industrial debido a su origen renovable y biodegradabilidad de sus subproductos. En la zona del noreste argentino se encuentra gran cantidad de esta biomasa en forma de cascarilla como consecuencia del descascarillado del grano de arroz. Actualmente trabajamos en la obtención de productos de alto valor agregado (celulosa, lignina y sílice) a partir de los componentes de la biomasa de cascarilla de arroz bajo el concepto de biorrefinería y tendiendo a residuo cero. La carboximetilcelulosa (CMC) es el más importante éter derivado de la celulosa con aplicaciones en la industria alimentaria como estabilizante, espesante, emulsionante, antiaglomerante, y fibra dietética debido a su poder absorbente y gelificante. En este trabajo nos proponemos obtener CMC eterificando la celulosa sin blanquear obtenida a partir de la cascarilla de arroz empleando una modificación del método Druvacell. La celulosa sin blanquear es pretratada con isopropanol e hidróxido de sodio para promover el hinchamiento de las fibras y la ionización de los grupos hidroxilos, y luego se realiza la eterificación con ácido monocloroacético. Se utilizaron distintas concentraciones de hidróxido de sodio y de ácido para observar sus efectos en la pureza y el grado de sustitución de la CMC obtenida. Se realizó también un análisis de espectrometría infrarroja para reconocer los grupos sustituyentes del producto final. Se logró obtener una CMC cruda con una pureza mayor al 70% y un grado de sustitución mayor a 0,6.Item Evaluación del potencial energético del bio-oil y el bio-char de biomasa residual de las industrias forestales del NEA(2022-06-24) Tourn, Silvana; Dagnino, Eliana Paola; Sequeira, Alfredo Fabián; Morales, Walter Gustavo; Chamorro, Ester R.Las industrias forestales de la región generan alrededor de 850 tn/día de aserrín de quebracho colorado agotado. Este residuo puede convertirse en biocombustibles con mayor densidad energética a partir de la pirólisis. Los biocombustibles pueden aprovecharse para alimentar las calderas de las mismas industrias y reducir costos. En este trabajo, se estudió mediante método estadístico de optimización, la pirólisis de biomasa residual a escala laboratorio. En el método estadístico de optimización experimental, se utilizó un modelo factorial (3k). Para esto, se mantuvieron constantes, la masa de aserrín en 6 g, el flujo del gas inerte (N2) en 14,5 ml/min y la temperatura a 550°C (con una rampa de calentamiento de 30°C/min). Los factores que se variaron fueron, el tamaño de partículas del aserrín y el tiempo de retención de pirólisis. Los resultados indicaron que no existen diferencias significativas en el rendimiento de los biocombustibles al variar los factores mencionados. El reactor de lecho fijo presentó un rendimiento de producto líquido del 49,7%, sólido del 23,8% y gas del 26,5%. Luego se caracterizaron los productos sólidos y líquidos de pirólisis, con el objetivo de evaluar su aprovechamiento como fuente energética en el sistema. El Poder Calorífico Superior (PCS) del producto líquido resultó de 31,5 MJ/kg con una densidad de 1,05 kg/dm3, pH de 2 y una humedad de 81,23%. El bio-char presentó un PCS de 29,45 MJ/kg y el análisis inmediato realizado arrojó 74,8% de carbono fijo. El análisis elemental del bio-char indicó 0,64% de N, 75,75% de C, 3,47% de H y 20,14% de O. A partir de estos resultados es posible verificar que el bio-char es un combustible más estable, pero con propiedades energéticas inferiores a las del producto líquido. El producto líquido de pirólisis presenta un mayor valor añadido, sin embargo, las características físicas revelan la necesidad de refinarlo para su posterior uso en calderas y hornos industriales.Item Biorrefinería de cascarilla de arroz : tratamientos preliminares para la separación de sílice y celulosa(2021-10-16) Dagnino, Eliana Paola; Ruiz, Carlos; Chamorro, EsterUna biorrefinería se define como el uso optimizado de biomasa para obtener materiales, productos químicos, combustibles y aplicaciones de energía, donde el uso se relaciona con los costos, la economía, los mercados, el rendimiento, el medio ambiente, el impacto, el balance de carbono y los aspectos sociales. Más aún, la biorrefinería de biomasas que son consideradas residuos, propone aprovecharlos como materia prima para la obtención de productos de mayor valor. En este contexto, este trabajo tuvo como objetivo evaluar diferentes tratamientos de separación de sílice y celulosa de cascarilla de arroz (CA) y seleccionar el más apto para la posterior optimización de las variables que lo requieran. Se estudiaron tres tratamientos: A) CA con ácido acético y ácido nítrico; B) CA con solución de hidróxido de sodio y, C) CA con solución de hidróxido de potasio. El tratamiento A no cumplió con los objetivos, se obtuvo una recuperación de sólidos del 60% con una composición similar a la de partida. El tratamiento B mostró buenos resultados, se recuperó el 60 % de los sólidos con una composición de 98% celulosa y un líquido en el que se pudo recuperar el 76% de los inorgánicos de partida. Por último, el tratamiento C logró separar el 50% de los inorgánicos presentes en el material de partida, cumpliendo parcialmente con los objetivos. Posteriormente, se trabajó sobre el tratamiento B para evaluar las variables significativas y el rango de estudio en el que se realizará la optimización.