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Síntesis de bionanocompositos elaborados a partir de fibras celulósicas modificadas y nanopartículas de óxidos metálicos, y evaluación de su actividad en la decoloración de agua residual de la industria textil

Resumen

Furcraea spp, comúnmente conocida como fique, es una planta endémica de los andes que tradicionalmente ha sido usada como material para la fabricación de productos artesanales. Hoy en día ha ganado importancia en la ciencia colombiana debido a su funcionalidad como fuente renovable de biomasa. En estudios previos nuestro grupo de investigación ha demostrado que el fique funciona como una óptima matriz para la fabricación de bionanocompósitos con aplicación en la degradación de colorantes usados en la industria textil. Sin embargo, la desorción de nanopartículas parece ser el principal problema durante la aplicación de estos materiales, lo que genera una baja tasa de reúso. En esta investigación consideramos una modificación en la superficie de la celulosa como un procedimiento adecuado para mejorar la interacción química entre la matriz y las nanopartículas. El procedimiento inicia con la deslignificación de las fibras de fique con el objetivo de obtener fibras de celulosa limpia, las cuales son altamente porosas y poseen elevada densidad de grupos hidroxilo, lo cual las hace aptas para modificaciones químicas. Posteriormente la superficie de las fibras -carbonildiimidazol y posterior anclaje de una diamina alifática. Análisis por espectroscopia infrarroja, espectroscopia fotoelectrónica de rayos X y caracterización termogravimétrica permitieron confirmar la formación de un enlace carbamato en la superficie de la celulosa y demostraron la presencia de grupos amina sobre las fibras. Posteriormente, se soportaron nanopartículas de óxido de manganeso y mediante microscopía electrónica de barrido se estudió la morfología y composición química de estos bionanocompósitos. Finalmente se evaluó el bionanocompósito en la catálisis heterogénea de soluciones modelo de índigo carmín y se determinó que a pH 3 y pH 5 el material tiene la capacidad de decolorar porcentajes superiores al 90% y 80% después de 10 ciclos de uso, respectivamente.