Convertir los residuos de la piña en soluciones innovadoras, el sorprendente descubrimiento de la Universidad Rey Saud

La búsqueda de materiales sostenibles y de alto rendimiento es cada vez más importante en diversas industrias, como la de aditivos, envases y tratamiento de aguas. En este contexto, el uso de residuos agrícolas como fuente de materiales biofuncionales ha atraído la atención de investigadores de todo el mundo.

Un reciente estudio publicado en Scientific Reports, realizado por investigadores de la Universidad Rey Saud y otras universidades árabes, se centra en el uso de fibras de hojas de piña como materia prima para la producción de microcelulosa carboximetilada (PL-CMMCC). Este proceso ofrece una solución innovadora y sostenible para transformar residuos agrícolas en materiales de alto valor. Traducción realizada con la versión gratuita del traductor DeepL.com

Fibra de hoja de piña: un recurso infrautilizado

Las hojas de piña, un residuo habitual de la producción frutícola, son ricas en celulosa, que representa entre el 70 y el 85% de su composición. Sin embargo, estas fibras son difíciles de descomponer debido a su alto contenido en lignina y celulosa. En la actualidad, la mayor parte de estos residuos se desecha o se utiliza de forma limitada como biomasa.

Sin embargo, el estudio en cuestión propone un nuevo enfoque, aislando la celulosa microcristalina (PL-MCC) de estas fibras y convirtiéndola en un material altamente funcional e hidrosoluble: la microcelulosa carboximetilada (PL-CMMCC).

La extracción de celulosa microcristalina a partir de fibras de piña se realizó mediante un proceso químico sencillo y escalable, que implica el uso de hidróxido de sodio (NaOH) y ácido cloroacético.

El estudio detallaba que, tras el tratamiento con soluciones ácidas y alcalinas, las fibras se sometían a una reacción para obtener PL-CMMCC, que presentaba una estructura menos cristalina y una mayor solubilidad en agua que la microcelulosa original.

El cambio en la cristalinidad se verificó mediante técnicas avanzadas como la espectroscopia de infrarrojos (FTIR) y la difracción de rayos X (DRX), que mostraron una disminución significativa de la estructura cristalina del material modificado.

Características y propiedades

Los investigadores realizaron una serie de análisis para caracterizar los materiales obtenidos. El análisis por microscopía electrónica de barrido (FESEM) reveló cambios significativos en la morfología de las fibras a lo largo del proceso de modificación. Las fibras de piña originales tenían una superficie lisa, mientras que las PL-CMMCC presentaban una estructura deformada y rota, lo que evidenciaba el efecto de las reacciones químicas.

Además, el tamaño de las partículas se redujo de 564,78 µm en las fibras originales a unos 196,7 µm en la PL-CMMCC, lo que confirma la degradación de la estructura fibrosa. El análisis termogravimétrico (TGA) mostró que la microcelulosa carboximetilada tiene una estabilidad térmica ligeramente inferior a la celulosa microcristalina original, lo que es de esperar debido a la mayor solubilidad del material modificado.

Posibles aplicaciones

Los resultados indican que el PL-CMMCC producido a partir de residuos de hojas de piña puede tener una amplia gama de aplicaciones. La alta solubilidad y la funcionalidad carboximetilada hacen que este material sea adecuado para su uso en las industrias alimentaria y farmacéutica, donde puede utilizarse como agente espesante o estabilizante.

La producción a gran escala de este material también es factible, dado el sencillo proceso químico y la abundante disponibilidad de residuos de hojas de piña en las regiones tropicales. Esto representa una importante oportunidad para transformar un residuo agrícola en un material de alto valor con potencial para contribuir a la sostenibilidad en diversas industrias.

Este estudio demuestra cómo la fibra de hoja de piña, un residuo agrícola infrautilizado, puede transformarse en un material valioso y funcional mediante un proceso de modificación química. La microcelulosa carboximetilada resultante ofrece propiedades prometedoras para aplicaciones en industrias como la alimentaria, la farmacéutica y el tratamiento de aguas, proporcionando una solución sostenible y de alto rendimiento para la valorización de residuos agrícolas.

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Referencia de la noticia:

Fouad, H., Jawaid, M., Karim, Z. et al. Preparation and characterization of carboxymethyl microcrystalline cellulose from pineapple leaf fibre. Sci Rep 14, 23286 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-73860-4