Desarrollo de materiales avanzados a partir de nanocelulosa de fique

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dc.contributor.advisorCombariza Montañez, Marianny Yajaira
dc.contributor.advisorBlanco Tirado, Cristian
dc.contributor.authorOvalle Serrano, Sergio Andrés
dc.contributor.evaluatorHinestroza, Juan Paulo
dc.contributor.evaluatorde Andrade Silva, Flavio
dc.contributor.evaluatorDaza Espinosa, Martha Cecilia
dc.contributor.evaluatorPoveda Jaramillo, Juan Carlos
dc.date.accessioned2022-04-01T05:33:40Z
dc.date.available2022-04-01T05:33:40Z
dc.date.created2018
dc.date.issued2018
dc.description.abstractLas fibras de fique son extraídas de las hojas de Furcraea spp, representando un 5% en peso de sus hojas. Sin embargo, los subproductos, correspondientes a jugo, bagazo y estopa, representan el 95% restante y son considerados desechos. En este trabajo se estudiaron y reportaron, por primera vez, las propiedades espectroscópicas, microscópicas y térmicas de las fibras, estopa y bagazo de fique. Además, estos materiales se sometieron a un proceso de deslignificación con peróxido de hidrógeno alcalino para remover materiales amorfos (lignina y hemicelulosa). Los productos deslignficados también fueron estudiados en términos de composición química, estructura y morfología. La celulosa obtenida se usó para la extracción de nanofibras de celulosa (NFC) mediante una reacción de oxidación con TEMPO, asistida con ultrasonido, seguida de una desintegración mecánica, proceso aplicado por primera vez sobre la estopa de fique. Las NFC presentaron diámetros de 60-100 nm, densidad de carga superficial de 1.6 mmol COOH/g celulosa y alta estabilidad coloidal debido a un alto potencial ζ (–53 mV). Por otro lado, se investigó el efecto de la postoxidación de las NFC y su hidrofobización mediante reacción de amidación ‘one-pot’. La alta densidad de carga superficial fue decisiva en el acoplamiento de largas cadenas alifáticas en la superficie de las NFC para formar el producto amidado. Se observó que entre más hidrofílico fuera el material de partida, más hidrofóbico sería el producto amidado. Finalmente, en este trabajo también se reporta un método ‘one-pot’, amigable con el medio ambiente para la preparación de hidro/aerogeles funcionales mediante la síntesis de nanopartículas de plata en suspensiones de NFC extraídas de estopa de fique, usando sólo agua como solvente. Los resultados mostraron que, a mayores concentraciones de sal precursora, mayor cantidad de nanopartículas de plata formadas y mayor estabilidad del hidrogel formado.
dc.description.abstractenglishFique fibers are extracted from Furcraea spp leaves, with 5% average mass yield, using mechanical decortication. Juice, pulp and tow, the by-products of this process, amount 95% of the leaf weight and are considered waste. In this work is studied and reported, for the first time, the spectroscopic, microscopic and thermal properties of raw Fique fibers, tow and pulp. In addition, these materials were subjected to ultrasound-assisted alkaline hydrogen peroxide treatment (AHP) to remove amorphous materials (hemicellulose and lignin). The delignified products were also studied to determine composition, structure and morphology and to determine the effect of the AHP treatment on the original biomass. Additionally, this contribution reported for the first time the extraction and characterization of nanocellulose from fique tow by chemical methods. Cellulose nanofibrils (CNF) were extracted via ultrasound-assisted TEMPO followed by mechanical disintegration with sonication. Fique CNF exhibit diameters in the range of 60-100 nm, surface charge density of 1.6 mmol COOH/g cellulose and high colloidal stability due to a high ζ potential (–53 mV). Furthermore, the effect of post-oxidation of CNF produced from delignified Fique tow and its hydrophobization by means of a 'one-pot' amidation reaction was investigated in the present work. The high surface charge density was decisive in the coupling of long aliphatic chains on the surface of CNF to form the amidated product. It showed that the more hydrophilic the starting material became, the more hydrophobic the amidated product. Finally, in this work is reported an environmentally benign ‘one-pot’ method for the production of functional hydro/aerogels by synthesizing silver nanoparticles in suspensions of CNF extracted from fique tow, using only water as solvent. Results showed that higher precursor amounts increased the amount of silver nanoparticles and added some stability to the hydrogel.
dc.description.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001381094
dc.description.degreelevelDoctorado
dc.description.degreenameDoctor en Química
dc.description.googlescholarhttps://scholar.google.com/citations?hl=es&user=sj-83GcAAAAJ
dc.description.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-3451-7636
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/9665
dc.language.isoeng
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias
dc.publisher.programDoctorado en Química
dc.publisher.schoolEscuela de Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectFique
dc.subjectNanocelulosa
dc.subjectFibras naturales
dc.subjectNanopartículas
dc.subjectMateriales funcionales
dc.subject.keywordFique
dc.subject.keywordNanocellulose
dc.subject.keywordNatural Fibers
dc.subject.keywordNanoparticles
dc.subject.keywordFunctional Materials
dc.titleDesarrollo de materiales avanzados a partir de nanocelulosa de fique
dc.title.englishAdvanced materials from fique nanocellulose
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
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