Centro UTN QUIMOBI (Química Orgánica Biológica)
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Item Recent advances in cellulose nanocrystal production from green methods(MDPI – Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2025-03-08) Dagnino, Eliana Paola; Ehman, Nanci; Area, María CristinaThe outstanding properties of nanocellulose have led to a wide range of applications in packaging, construction, medicine, electronics, cosmetics, environmental solutions, and the food industry. Specifically, cellulose nanocrystals (CNC) have demonstrated excellent biocompatibility, adaptable surface chemistry, low density, optical capabilities, biodegradability, renewability, and good mechanical properties. However, these unique characteristics depend on the raw material, processing, and post-treatment. New opportunities in CNC production are being explored based on unconventional resources and new, environmentally friendly production processes to replace highly polluting and inefficient conventional methods. This review evaluated the current methods for obtaining CNC from green processes, focusing on organic acids, enzymes, mechanical, oxidative, and radiation-based methods.Item Alginate-lignin and alginate-silica microcapsules containing grapefruit essential oil and their controlled release modelling(Ediciones UO, Universidad de Oriente, Santiago de Cuba, Cuba, 2025-06-10) Cáceres, Liliana Mariel; Dagnino, Eliana Paola; Chamorro, Ester RamonaThe encapsulation methodology protects essential oils from external factors (air, light, moisture, and high temperatures), limits its degradation, and allows its slow release. This study aimed at optimizing the encapsulation by ionic gelation of grapefruit essential oil in sodium alginate matrix obtaining a yield of more than 50 % and having an efficiency of more than 90 %. Two new matrices were studied, combining sodium alginate with lignin and silica. These components were obtained from biomass rice husks and showed an efficiency of 99,91 %, a yield of 67,183 % when having 1 % of lignin concentration and an efficiency rate of 97,67 %, and a yield of 52,306 % with 0,8 % of silica. Furthermore, vacuum drying was used and it significantly reduced the size and moisture of the microcapsules. The profiles of controlled release considered in each case were adjusted to Peppas and Korsmeyer’s model for polymeric systems.Item Síntesis de resoles a partir de lignina organosolv de cascarilla de arroz para su aplicación en laminados de alta presión(Universidad Nacional de Salta, 2026-03-05) Peralta, Micaela Belén; Mendoza, Sandra Marina; Dagnino, Eliana Paola; Nicolau, Verónica VivianaLa cascarilla de arroz es un residuo abundante en el noroeste argentino, que puede ser aprovechado para la obtención de productos de mayor valor. Mediante el proceso organosolv, puede extraerse un componente estructural muy importante como la lignina. Esta lignina representa una fuente renovable promisoria para reemplazar parcialmente al fenol (P) en resinas del tipo resol, aunque su baja reactividad requiere modificaciones como la hidroximetilación, que incorpora grupos metiloles (CH2OH) capaces de mejorar su desempeño. En este trabajo, se obtuvo lignina a partir de cascarilla de arroz (R-OS). La cascarilla de arroz se valoriza mediante un proceso de biorrefinería que implica fraccionamientos secuenciales para la extracción de sus diversos componentes. Específicamente, la lignina se recupera por precipitación a pH 3 a partir del licor resultante de una etapa organosolv-alcalina previamente optimizada [1]. Posteriormente, se optimizó su funcionalización por hidroximetilación con formaldehído (F), y la R-OS hidroximetilada se empleó en la síntesis de resinas del tipo resol, en las que se reemplazó un 30 % en peso de P. Estas resinas se utilizaron para la impregnación de papeles del tipo Kraft y la fabricación de laminados de alta presión, con y sin superficie decorativa (HPDL y HPL, respectivamente), evaluando su desempeño en comparación con un resol convencional. La hidroximetilación de R-OS se llevó a cabo con una relación inicial en peso F/R-OS de 1, a pH 11 y 50 °C, durante 4 horas [2], alcanzándose el equilibrio a los 60 minutos, lo que sugiere un tiempo óptimo de reacción de 1 hora. La síntesis de los resoles del tipo lignina-fenol-formaldehído se llevó a cabo en 2 etapas (por duplicado): 1) hidroximetilación, y 2) condensación con P, con una relación molar inicial F/P de 1,54 y pH de 8,79 (±0,03). Los HPLs se obtuvieron por curado de tres papeles Kraft saturados con el resol convencional (PF) y el modificado con R-OS (30R-PF); mientras que, en los HPDLS se adicionó un papel decorativo melamínico blanco en la superficie. Luego del curado, se realizó una inspección visual de las superficies de los HPDLs y se evaluó la resistencia al agua hirviendo (según norma IRAM 13367). Además, se midió resistencia a la flexión en el sentido longitudinal de la fibra (según ASTM D-790 e ISO 178) en los HPLs. Los incrementos de masa en los HPDLs convencional y modificado fueron de 8,74 (±0,20)% y 5,16 (±0,23)%, mientras que los incrementos de espesor fueron de 9,95 (±0,52)% y 9,59 (±1,22)%, respectivamente. Estos resultados cumplen con los límites especificados en la norma AS/NZS 2924.1:1998, lo que respalda el potencial de la R-OS modificada en medio alcalino como una alternativa prometedora para su valorización en formulaciones de resoles destinados a HPLs y HPDLs.Item Secado solar de hojas de cannabis y extracción de CBD. Primeros resultados experimentales(2025-06-07) Sequeira, Alfredo Fabián; Spotorno, Rubén Ángel; Pochettino, Juan José; García, Fabián; Morales, Walter GustavoEn la producción tradicional de Cannabis sp. las hojas, tallos y raíces constituyen un residuo que generalmente se quema con el objetivo de eliminarlo a fin de evitar la proliferación de microorganismos o plagas que puedan afectar negativamente el proceso productivo. Las hojas contienen cantidades residuales de CBD (Cannabidiol) acompañado de trazas de THC (Tetrahidrocannabinol), entre otros compuestos. El secado solar de hojas de Cannabis sp. se considera como una alternativa viable para el aprovechamiento de estas y tiene como objetivo tanto la eliminación de la humedad como la degradación del THC y otros compuestos aumentando la concentración relativa de CBD. El THC y el CBD son isómeros estructurales, es decir que tienen la misma fórmula molecular (C₂₁H₃₀O₂), pero diferente conectividad entre átomos, lo que genera propiedades químicas y biológicas completamente diferentes.Item Cultivos de microalgas en mezclas de efluentes(Departamento de Ingeniería Química. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires, 2023-10-30) Cuello, María Carolina; Pila, Andrea Natalia; Schmidt, Roberto Martín; de Escalada Plá, Marina Francisca; Chamorro, Ester RamonaHasta que no sea posible reducir el costo de producción de biomasa microalgal, la biorrefinería de microalgas, para obtención de biocombustibles o de otras biomoléculas, no es escalable comercialmente. Los compuestos utilizados para formular los medios sintéticos de crecimiento (fertilizantes) representan el 20% del costo de producción de la biomasa y el 50% de la energía fósil (no renovable) necesaria para el cultivo. En el informe final del “Programa de Especies Acuáticas” (Departamento de Energía de Estados Unidos), creado para investigar, desarrollar y escalar cultivos microalgales para producir biocombustibles, se enfatiza, entre otras conclusiones, que para lograr viabilidad económica de dichos cultivos era preciso desarrollar estrategias que usen aguas residuales o recicladas, particularmente para algas de agua dulce. Durante el desarrollo de tres proyectos consecutivos en el Centro de Investigación QUIMOBI, se trabajó con diversos efluentes como medio para el desarrollo de cultivos microalgales, a saber, efluente de tambo, lixiviado de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos, efluente cloacal de municipio pequeño, suero de quesería, aguas de arroyos contaminados, efluentes de cervecerías artesanales. En todos los casos se logró crecimiento microalgal y obtención de metabolitos en la biomasa, sin embargo, en cada caso la composición del efluente (contenido de nitrógeno, fósforo, demanda química de oxígeno) y/o sus características fisicoquímicas (opacidad, muy bajo pH, alto contenido de sólidos totales) eran un obstáculo para el crecimiento óptimo de las células microalgales utilizadas (Chlorella sp., Scenedesmus sp.) y era necesario compensar nutrientes, o diluir el efluente, o corregir el pH para lograr el crecimiento óptimo. En dos de los últimos proyectos, realizamos el cultivo en mezclas de efluentes. En un caso, una mezcla de purín vacuno y suero ácido de quesería. En otro caso, dos efluentes “vecinos”, el lixiviado de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos y el efluente de un tambo. Los crecimientos en las mezclas, una vez optimizadas, fueron más exitosos que en los efluentes por separado, y no fue necesario compensar nutrientes mediante agregado de medio sintético o dilución con agua dulce. Los efluentes con alto contenido de fósforo y bajo contenido de nitrógeno (como el cloacal) sirven para inducir estrés en las células y propiciar la producción de lípidos. Los efluentes claros (como el suero) compensan la opacidad de los más oscuros (como el purín) permitiendo el desarrollo de las células fotosintéticas. Altas concentraciones de nitrógeno amoniacal (purín) o muy bajo pH (suero ácido de queso), que impedirían el crecimiento microalgal si no se corrigen, son parámetros que se pueden compensar al mezclar los efluentes.Item Obtención de ácido levulínico a partir de cascarilla de arroz(Facultad de Ciencias de la Alimentación - Universidad Nacional de Entre Ríos (UNER), 2024-08-24) Ruiz, Carlos Raúl; Sequeira, Alfredo Fabián; Dagnino, Eliana PaolaEn el contexto de la industria agrícola, más precisamente la producción arroz en el noreste argentino, la valorización de la cascarilla de arroz mediante un proceso de biorrefinería emerge como una estrategia clave en la transición hacia una economía circular. Este proceso implica el tratamiento previo de la cascarilla para obtener sus componentes estructurales por separado como las hemicelulosas, la lignina, material inorgánico y la celulosa. A este último, en condiciones ácidas se lleva a cabo la hidrólisis con producción glucosa, reacción que continúa con la deshidratación de ésta obteniéndose 5-hidroximetilfurfural y, por último, la rehidratación que resulta en la obtención de Ácido Levulínico y un subproducto como el ácido fórmico. A través de un diseño de experimento se realizaron una serie de ensayos donde se varió la materia prima, el ácido utilizado y la presencia o ausencia de catalizadores. Esta reacción se llevó a cabo en un reactor de acero al carbono AISI 316 calentando la mezcla de cascarilla pretratada rica en celulosa y la solución de ácido a 180°C durante 2 horas, obteniéndose en el punto óptimo un licor que contiene en mayor medida ácido levulínico y ácido fórmico, y en pequeñas proporciones furfural y 5-hidroximetilfurfural.Item Obtención de bioplásticos a partir de cáscara de arroz(Facultad de Ciencias de la Alimentación - Universidad Nacional de Entre Ríos (UNER), 2024-08-22) Schmidt, Roberto Martín; Pila, Andrea Natalia; Dagnino, Eliana Paola; Bolado Rodríguez, SilviaUna de las alternativas más prometedoras para sustituir al plástico convencional es la utilización de biopolímeros producidos por microorganismos. Dentro de esas alternativas, los polihidroxialcanoatos (PHAs) son uno de los materiales que mayor relevancia están tomando los últimos años. Son biopolímeros producidos y acumulados por microorganismos a partir de aceites, azúcares y otros productos valiosos para la industria alimenticia, pero también a partir de ciertos residuos.El objetivo de este trabajo fue evaluar el uso de hidrolizado de CA como sustrato para la producción de PHAs, estudiando el efecto de algunas variables. El microrganismo seleccionado fue Paracoccus denitrificans, una bacteria productora de PHA en condiciones de exceso de carbono y falta de nitrógeno. La CA se hidrolizó con el objetivo de maximizar la liberación de azúcares simples como glucosa y xilosa y minimizar la producción de furfural, un inhibidor del crecimiento bacteriano.Item Lignina y alginato de sodio como componentes de pared en microcápsulas conteniendo aceite esencial de pomelo(Facultad de Ciencias de la Alimentación - Universidad Nacional de Entre Ríos (UNER), 2024-08-22) Cáceres, Liliana Mariel; Dagnino, Eliana PaolaLos aceites esenciales poseen cualidades que los convierten en valiosos aditivos en la industria alimentaria, aportando una amplia gama de sabores y aromas a diversos productos comestibles, farmacéuticos y cosméticos. No obstante, debido a su alta volatilidad y susceptibilidad a la degradación química cuando están expuestos al aire, luz, humedad y altas temperaturas, su manejo y almacenamiento representan un desafío considerable. Para contrarrestar esta degradación se emplea la técnica de encapsulación, que consiste en la inclusión de los aceites esenciales en una matriz polimérica, limitando su interacción con el exterior. El propósito de esta investigación fue la obtención de microcápsulas conteniendo 2% p/p de aceite esencial de pomelo, incorporado en matrices compuestas por alginato de calcio y lignina extraída de la biomasa de cascarilla de arroz de arroceras de la región.Item Co-cultivo de Chlorella pyrenoidosa y Scenedesmus dimorphus con la bacteria Azospirillum brasilense en efluentes agroindustriales(2023-09-04) Cuello, María Carolina; Pila, Andrea Natalia; Schmidt, Roberto Martín; De Escalada Plá, Marina Francisca; Gori, JuanLa bacteria Azospirillum brasilense ha sido estu- diada co-inmovilizada con Chlorella sp. y ha sido propuesta como promotora del crecimiento algal. La finalidad de este estudio fue utilizar un medio de cultivo compuesto por Purín Vacuno y Suero de Queso y evaluar el efecto de la asociación de A. brasilense con cada una de las microalgas Scenedesmus dimorphus y Chlorella pyrenoidosa en la producción de biomasa, metabolitos y depuración del medio. Los microorganismos fueron cultivados libres en fotorreactores de 1L con agitación, en 50v/v Purín Vacuno/Suero de Queso, sin esterilizar ni diluir, con fotoperíodo 12:12 horas luz/oscuri- dad, durante 7 días. Los cultivos de S. dimorphus con y sin la bacteria alcanzaron la fase estacionaria al cuarto día. Al sexto día, sólo el cultivo de C. pyrenoidosa y A. brasilense en consorcio seguía creciendo. En la composición bioquímica se des- taca que la cantidad de lípidos en la biomasa de S. dimorphus cultivada en consorcio con la bacteria (167 mg/L) es superior a cuando es cultivada sola (126 mg/L). Lo opuesto sucede entre los cultivos de C. pyrenoidosa (127 mg/L y 161 mg/L para C. pyrenoidosa + A. brasilense y C. pyrenoidosa sola, respectivamente). El resultado obtenido no indica que exista promoción significativa del crecimiento de S. dimorphus por parte de A. brasilense, sin em- bargo, y coincidiendo con la bibliografía, Chlorella sp. sí muestra un mayor crecimiento y reducción de nutrientes cuando es cultivada en consorcio con A. brasilense.Item Obtención de micropartículas mesoporosas de SiO2 a partir de residuos de la industria arrocera(2023-10-19) Tourn, Silvana; Mamana, Nadia; Barolín, Sebastián; Roldán, María Virginia; Pellegri, NoraLa producción nacional de arroz deja como residuo hasta 600.000 t anuales de cáscara de arroz. Este residuo de alto contenido en SiO2 puede aprovecharse como materia prima para la obtención de partículas de esta composición que podrían ser empleadas en las industrias químicas, electrónicas y de la construcción. La obtención de partículas de sílice puede llevarse a cabo de manera sencilla y económica a partir de un proceso de descomposición térmica controlada. Los parámetros del proceso están íntimamente relacionados con las características de la materia prima utilizada, por lo cual deben ser ajustados específicamente en cada caso. Adicionalmente para el diseño del proceso de obtención deben considerarse las características esperadas para la sílice (estructura cristalina, tamaño, porosidad, etc.) según su aplicación. Objetivo: A partir de estas consideraciones, en este trabajo se propone el estudio de la obtención de partículas de SiO2 a partir de cáscara de arroz generada como residuo de la industria arrocera de la región del NEA (Chaco-Corrientes). Para la obtención de partículas SiO2 se usó como materia prima cáscara de arroz con distintos tratamientos previos: 1) Cáscara de arroz lavada con HCl 0,1 M, 2) Char de cáscara de arroz y 3) Char de cáscara de arroz lavado con HCl 0,1 M. El char es el producto sólido que se obtiene de la pirólisis convencional de la cáscara de arroz. Todos estos productos se trataron térmicamente a 600°C y posteriormente se homogeneizó el tamaño de partículas mediante porfirizado en mortero de ágata. Se suspendieron los polvos en agua destilada y se agregó solución 1M de HCl hasta pH 1 con agitación mecánica continua. Luego de 2 h de agitación se separó el polvo del líquido sobrenadante, se lavó con agua destilada hasta pH neutro y se secó en estufa a 30 ºC. Los materiales obtenidos se caracterizaron mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopia de energías dispersivas (EDS) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). Resultados: Todos los polvos obtenidos resultaron ser de color blanco. A partir de estudios por SEM, para todas las muestras, se observaron partículas de SiO2 de tamaños menores a 50 µm y resultaron con bajo nivel de contaminantes inorgánicos según ensayos de EDS. Las imágenes de TEM mostraron que las partículas son porosas, con diversas morfologías y no poseen estructura cristalina ordenada.