Aprovechamiento del endocarpio de mango para la extracción de pulpas celulósicas y primera aproximación en acetilación

Abstract

Mango waste in Michoacán has generated particular interest within the regulatory framework for waste management, as it is generated in quantities estimated at 207 tons per day. This waste contains byproducts rich in high-demand elements, such as cellulose, for which international purchases have been necessary since 1991. Mango endocarp, in particular, possesses a lignocellulosic structure resistant to degradation processes, indicating its potential as a raw material in delignification processes. Therefore, this study evaluated its use for cellulose extraction using peracetic acid produced from analytical-grade reagents such as 30% hydrogen peroxide, glacial acetic acid, and water. A 2² factorial experimental design was used at the laboratory level, and the best conditions were replicated in industrially constructed reactors for scaling up. Once the cellulose pulp was obtained, it was used for the synthesis of cellulose acetate, a chemical derivative widely used in the production of plastics, membranes, and textiles. The results demonstrated the oxidative capacity of the acid method, yielding results greater than 50%, along with low Kappa numbers (>0.4 and <8.6). The pulp quality index indicates characteristics such as short fiber length (700 μm), thick walls, and a poorly developed lumen. The basic composition analysis showed that extraction with peracetic acid produced pulps rich in holocellulose (>90%) and with low lignin content (1.07%). Finally, the acetate produced was cellulose diacetate, generated after a 14-hour reaction. In conclusion, it is possible to obtain high purity cellulose with low lignin content and high whiteness from mango endocarp residue, using peracetic acid as the cooking liquor in pilotscale reactors, where the pulps obtained can be used for the production of cellulose acetate.

Los residuos de mango en Michoacán, han generado un especial interés en el marco normativo sobre el manejo de residuos, al ser materiales generados en cantidades estimadas en 207 toneladas por día, en las que se pueden encontrar subproductos ricos en elementos de alta demanda, como es la celulosa, donde su satisfacción requiere de la compra internacional desde 1991. Especialmente, el endocarpio de mango posee una estructura lignocelulósica resistente a procesos de degradación, mismo que es indicativo de su potencial como materia prima en procesos de deslignificación, por lo cual, el presente trabajo evaluó su uso para la extracción de celulosa, mediante ácido peracético producido a partir de reactivos de grado analítico como, peróxido de hidrógeno al 30 %, ácido acético glacial y agua, a partir de un diseño de experimentos factorial 22 a nivel laboratorio, en el que las mejores condiciones, se replicaron en reactores de construcción industrial para su escalamiento. Una vez obtenida la pulpa celulósica, fue utilizada para la síntesis del acetato de celulosa, derivado químico ampliamente utilizado para la producción de plástico, membranas y textiles. Los resultados demostraron la capacidad oxidativa del método ácido, en donde se obtuvieron rendimientos superiores al 50 %, además de bajos números de Kappa (No. de Kappa) (>0.4 y <8.6), con índice de calidad de las pulpas cuyas características las clasifican como fibras de longitud corta (700 ?m), de pared gruesa y lumen poco desarrollado. Los resultados del análisis de composición básica indicaron que la extracción con ácido peracético, generó pulpas ricas en holocelulosa (>90 %) y bajos contenidos de lignina (1.07 %). Finalmente, el acetato producido corresponde a un diacetato de celulosa generado después de 14 h de reacción. En conclusión, es posible obtener celulosa de alta pureza con bajo contenido de lignina y alta blancura a partir del residuo de endocarpio de mango, al utilizar ácido peracético como licor de cocción en reactores escala piloto, donde las pulpas obtenidas pueden ser utilizadas para la producción de acetato de celulosa.