Lignina de especies maderables y no maderables como aditivo para mezclas de mortero

Abstract

Lignin, hemicelluloses, and cellulose are the main components in lignocellulosic biomass, lignin has a high potential to develop additives to be used in composites like mortar. This research studies black liquors enriched with depolymerized lignin as a subproduct from woody and not woody species transformation. There were studied 5 commercial additives obtained by sulfite and kraft processes, and six black liquors (from kraft and hydrolysis process) with high quantity of depolymerized lignin from Eichhornia crassipes Solms (water hyacinth), agave, Eucaliptus spp Pinus spp, Quercus spp, and Acacia spp respectively. The characterization was done in accordance to the Mexican standard NMX-C-255-ONNCCE 2013. Additionally, the amount of total sugar, phenolic hydroxyl, and lignosulfonates groups was determined. A target commercial additive was defined, and it was taken as a reference. The commercial and proposed additives behaviors were evaluated in cement and mortar mixture through initial setting time, compressive strength resistance, electrical resistivity, ultrasonic pulse speed, and holes percentage in 7-, 14- and 28-days aged are sampled. The black liquors proposed were modified to obtain their corresponding additive. The additives from water hyacinth and agave did not modify the initial setting time. Proposed additives from woody raw material increase the initial setting time. Additives from Eucaliptus spp, Pinus spp, and Acacia spp had good behavior in comparison with the target commercial additive. Overall, the sugar and lignin nature and quantity influence the initial setting time.

La lignina, hemicelulosas y celulosas son los componentes principales de la biomasa lignocelulósica, la lignina tiene un gran potencial para desarrollar productos valor agregado como aditivos retardantes en materiales compuestos como el mortero. En esta investigación se estudió el potencial como aditivo retardante de fraguado de licores enriquecidos con lignina despolimerizada que son subproducto de procesos de transformación de especies maderables y no maderables. Se estudiaron cinco aditivos comerciales retardantes de fraguado para concreto provenientes del proceso al sulfito y Kraft y se propusieron seis licores enriquecidos con lignina despolimerizada proveniente de Eucaliptus spp, Pinus spp, Quercus spp, Acacia spp, Eichhornia crassipes Solms obtenidos mediante proceso Kraft y agave mezcalero obtenido mediante hidrólisis. La caracterización se realizó de acuerdo a la NMX-C-255-ONNCCE 2013, además, se determinó contenido de azúcares totales, OH fenólicos y lignosulfonatos. Se evaluó el desempeño en mezclas de cemento y mortero midiendo tiempo de fraguado inicial además de resistencia a la compresión, resistividad eléctrica, velocidad de pulso ultrasónico y porcentaje de vacíos en probetas con edades de 7, 14 y 28 días. Los licores propuestos se modificaron para obtener el aditivo correspondiente. Los aditivos a base de lirio y agave no incrementaron de forma considerable el tiempo de fraguado inicial. Se observó un incremento considerable en el tiempo de fraguado inicial al utilizar los aditivos a base de especies maderables. Comparados con el aditivo comercial modelo, los aditivos a base de eucalipto, pino y acacia tuvieron buen desempeño. Los resultados obtenidos indican que el contenido de azúcares es determinante para retardar el fraguado, así como la cantidad y tipo de lignina presente en el aditivo.