Estudio comparativo de las propiedades físico-mecánicas de compósitos elaborados a partir de matrices de cenizas de bagazo de caña y madera con poliestireno expandido

Abstract

Oak wood ashes (CME), as well as sugarcane bagasse ash (CBCA) are waste considered garbage from various industrial processes. Wood ash is the material resulting from combustion processes with semi-volatile organic compounds that can easily be captured by living beings, producing a great impact on the environment. On the other hand, cane bagasse ash is the residue of the industrial sugar mill boilers, whose pozzolanic ashes contain inorganic compounds, with silicon being the main component. Recently, the use of these wastes has been explored for the production of composites with lower manufacturing cost and high commercial value, to generate low density, biodegradable and recyclable products. These materials can serve as a matrix for expanded polystyrene, which has good mechanical properties, if we take into account its very low density. Therefore, the interest in this research was to develop a composite material with good physical-mechanical properties, which can be used for construction using these two residues (bagasse ash from sugarcane and wood) as matrix in combination with polystyrene. This is how the physicomechanical properties of the composite were characterized and determined. At the level of composition, structure and morphology, X-ray fluorescence (XRF), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD) and Scanning electron microscopy (SEM) were used. Likewise, its resistance to compression and hardness vickers was evaluated, through the universal machine (Instron) and the hardness testing machine (mitutoyo).

Las cenizas de madera de encino (CME), así como las cenizas de bagazo de caña (CBCA) son residuos considerados de desecho que provienen de varios procesos industriales. La ceniza de madera es el material resultante de los procesos de combustión con compuestos orgánicos semivolátiles que fácilmente puede ser capturada por los seres vivos, produciendo un gran impacto al ambiente. Por otra parte, las cenizas de bagazo de caña son el residuo de las calderas industriales de los ingenios azucareros, cuyas cenizas de carácter puzolánicas contienen compuestos inorgánicos, siendo el silicio el principal componente. Recientemente se ha explorado el uso de estos residuos para la producción de materiales compuestos de menor costo de manufactura y alto valor comercial, para generar productos de baja densidad, biodegradabilidad y de naturaleza reciclable. Estos materiales pueden servir de matriz para el poliestireno expandido, que presenta buenas propiedades mecánicas, si tomamos en cuenta su muy baja densidad. Por lo anterior, el interés en esta investigación fue desarrollar un material compuesto con buenas propiedades físicomecánicas, que pueda servir para la construcción usando estos dos residuos (cenizas de bagazo de caña de azúcar y de madera) como matriz en combinación con el poliestireno. Así se caracterizaron y determinaron las propiedades físico-mecánicas del compósito. A nivel de composición, estructura y morfología se empleó la fluorescencia de rayos X (XRF), espectroscopía de infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR), Difracción de rayos X (XRD) y Microscopia electrónica de barrido (SEM). Así mismo se evaluó su resistencia a la compresión y dureza vickers, a través de la máquina universal (Instron) y la máquina de ensayos de dureza (mitutoyo).