Síntesis y caracterización de nanopartículas a partir de celulosa de Eucalyptus saligna y de hojas de maíz

Abstract

Two types of cellulose nanoparticles were obtained through the reverse emulsion and thermal ultrasound process in the present investigation; which was extracted by the Kraft method from two different natural sources: a) eucalyptus wood and b) maize leaves of the Tlalqueño variety. The celluloses extracted were determined the moisture content, the percent yield, and the kappa number. They were also characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Diffraction (XRD), Gravimetric Thermal Analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimetric (DSC). In addition to these characterization techniques, the nanoparticles were characterized through their Size and Color Distribution. The moisture content, and the kappa number of the eucalyptus and maize cellulose, were similar to the results obtained by other timber species. On the other hand there is a higher yield of cellulose with respect to other species, since a yield percentage of 40.7 and 32.26 was obtained for eucalyptus and maize cellulose respectively. Likewise, SEM showed a smooth surface morphology with long fibers for eucalyptus; In contrast a rough surface and short fibers were observed for the maize leaf. The FTIR analysis allowed to elucidate that both celluloses are constituted by cellulose II and mainly amorphous, presenting the eucalyptus cellulose more crystallinity than the maize leaf cellulose. Subsequently, through thermal ultrasound, a yield was obtained superior to that obtained by inverse emulsion in the formation of eucalyptus and maize cellulose nanoparticles. SEM and the particle size distribution analysis determined that by inverse emulsion smaller particles were obtained with respect to the ultrasonic method. Spherical particles having an average size of 38.6 nm were obtained for eucalyptus cellulose and 112 nm for corn leaf. The above enables the use of nanoparticles, derived from the cellulose of eucalyptus wood and corn leaves of the variety Tlalqueño, for the absorption of contaminants or dyes, since they were obtained with a large surface area.

Mediante el proceso de emulsión inversa y ultrasonicación térmica en la presente investigación se obtuvieron dos tipos de nanopartículas de celulosa; la cual fue extraída por el método de Kraft de dos diferentes fuentes naturales: a) madera del eucalipto y b) hojas de maíz de la variedad Tlalqueño. A las celulosas extraídas se les determinó el contenido de humedad, el porcentaje de rendimiento, y el número kappa. También fueron caracterizadas mediante Microscopia Electrónica de Barrido (SEM), Espectroscopia de Infrarrojo por Transformada de Fourier (FTIR), Difracción de Rayos X (DRX), Análisis Térmico Gravimétrico (TGA) y Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC). Adicional a estas técnicas de caracterización, las nanoparticulas fueron caracterizadas a través de su Distribución de Tamaño y Color. El contenido de humedad, y el número kappa de la celulosa del eucalipto y del maíz, fueron semejantes a los resultados obtenidos por otras especies maderables. Por otro lado existe un rendimiento mayor de celulosa respecto a otras especies, ya que se obtuvo un porcentaje de rendimiento de 40.7 y 32.26 para la celulosa del eucalipto y el maíz respectivamente. Así mismo, por SEM se observó una morfología superficial lisa y con fibras largas para el eucalipto; en contraste se observó una superficie rugosa y con fibras cortas para la hoja de maíz. El análisis de FTIR permitió elucidar que ambas celulosas están constituidas por celulosa II y amorfa principalmente, presentando la celulosa de eucalipto más cristalinidad que la celulosa de hoja de maíz. Posteriormente, a través de la ultrasonicación térmica se obtuvo un rendimiento superior al obtenido por emulsión inversa en la formación de nanopartículas de celulosa de eucalipto y maíz. Por SEM y por el análisis de Distribución de Tamaño de Partícula se determinó que por emulsión inversa se obtenían partículas de menor tamaño respecto al método de la utrasonicación. Obteniéndose partículas de forma esférica con un tamaño promedio de 38.6 nm para la celulosa de eucalipto y de 112 nm para hoja de maíz. Lo anterior habilita el empleo de nanopartículas, procedentes de la celulosa de la madera de eucalipto y hojas de maíz de la variedad Tlalqueño, para la absorción de contaminantes o colorantes, ya que las mismas fueron obtenidas con una gran área superficial.