Biorrefinería de recursos lignocelulosicos no tradicionales: Moringa oleifera

Abstract

La Moringa oleifera (MO) es una especie de rápido crecimiento (corta rotación) cultivada en Sudamérica que se adapta a un amplio rango de suelos. La incorporación de esta especie como cultivo forestal no tradicional en los sistemas silvo-pastoriles de Misiones permitiría el uso de las semillas y hojas como forraje y como productos medicinales/alimentos de bajo costo, obteniendo una mejor rentabilidad de los productores y mayor sustentabilidad de la actividad. El objetivo general de este estudio fue obtener productos no tradicionales a partir del leño de la MO, para su aprovechamiento integral en biorrefinerías, mediante la utilización de procesos de fraccionamientos eficientes, económicos y de baja contaminación. Se realizó la caracterización morfológica y química de las fibras de la MO. La madera se extrajo inicialmente con agua caliente (AC) y luego se dividió en dos partes, una se sometió a tratamiento hidrotermico (TH) y deslignificación con soda (DS), y la otra se trató con soda-antraquinona (AQ). Para la obtención de pulpa de disolución se aplicó posteriormente una etapa de deslignificacion extendida con oxigeno (DO). Se obtuvo celulosa microfibrilada (CM) aplicando un tratamiento mecánico y nanocelulosa (CN) mediante oxidación TEMPO seguido de tratamiento mecánico. Se determinó que el leño presenta baja densidad básica si la comparamos con especies utilizadas en la industria papelera, con fibras anchas en el centro y de paredes delgadas que colapsan. La composicion química de la madera de 8 años mostró que tiene una alto contenido de extractivos solubles en agua caliente (24 %) y -celulosa (60%, en base a la holocelulosa total), además de hemicelulosas (12,4%, mayoritariamente xilanos) y lignina (20,4%). Con la pulpa soda-AQ (kappa 19,5) se produjo CM y CN. La CN mostró una tasa de carboxílicos de 876 μmol COOH/g y el tiempo de fibrilacion de 18 minutos, el WRV fue de 43,6 g/g. La CM se utilizó como refuerzo de papeles de fibra larga y fibra corta. El refuerzo con 5% en peso de CM mejoró las propiedades físicas y mecánicas en papeles elaborados con fibras corta. La pulpa AC/HT/DS/DO mostró potencial para la producción de pulpa de disolución. Mientras que la pulpa AC/DS podría emplearse en la producción de azúcares fermentables mediante hidrólisis enzimática (rendimiento del 97% a las 72 h). La lignina de la etapa DS puede ser recuperada con rendimientos entre 68-79%. La lignina de la secuencia AC/HT/DS presentó una pureza elevada (99,98%) pero menor reactividad. La secuencia AC/HT/DS/DO permite una mayor cantidad de productos valorizables (63% del material de partida): pulpa de disolución, lignina técnica, almidón, azúcares hemicelulósicos, ácido acético y furfural.