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Revista Informativa de Docencia, Investigacin y Proyeccin Social

INVESTIGACIN

Fibras naturales y residuos agroindustriales. Fuente sostenible de materia prima

1. Introduccin

En la actualidad existen variedades im-

portantes de fibras vegetales que se pro-

ducen con sentido comercial como el

algodn, yute, abac, sisal, camo, coco,

lino, ramio, henequn, etc., entre las de

origen animal, destacan la lana de alpaca,

angora, y oveja; pelo de camello, mohair y

cachemira; as como la seda. Estas fibras

naturales tienen una buena resistencia

mecnica, poco peso y bajo costo.

Los materiales lignocelulsicos, espe-

cialmente los residuos agroindustriales

son importantes para la industria de ma-

teriales, sobre todo en la produccin de

tableros de partculas, por todo ello y en

funcin de las preferencias ambientales

de la sociedad moderna, estn recu-

perando el espacio perdido ya que son

insumos ventajosos en sostenibilidad y

proteccin del ambiente, por sus carac-

tersticas biodegradables, aportan signi-

ficativamente a mitigar los impactos del

consumismo y promueven el modelo de

desarrollo sustentable.

La Pontificia Universidad Catlica del

Ecuador sede Ibarra, como miembro de

la Red VALORES. Residuos Agroindus-

triales fuente sostenible de materiales

de construccin, Accin financiada por

CYTED, ha participado en el grupo de tra-

bajo sobre materiales lignocelulsicos, el

presente resumen es parte de una publi-

cacin que recoge el aporte de la red en

ste mbito de la ciencia y la tecnologa.

2. Fibras Naturales

Las fibras naturales, son estructuras

complejas, filamentosas de origen ve-

getal, animal y mineral; por sus caracte-

rsticas fsicas, qumicas y mecnicas,

tienen aplicaciones muy diversas. Su

aprovechamiento ha sido muy remoto,

desde pocas tan antiguas como la hu-

manidad misma.

Las plantas fibrosas son de gran impor-

tancia, despus de las alimenticias por

su influencia social y econmica. Cada

ao se obtienen alrededor de 35 millo-

nes de toneladas de fibras extradas de

una amplia gama de plantas y animales.

Muchas de stas se han utilizado en la

fabricacin de tejidos, cuerdas e hilos de

diversas formas.

Con la aparicin de las fibras sintticas

como el acrlico, nylon, polister y el po-

lipropileno, las naturales se han visto

desplazadas significativamente, el xito

de las sintticas ha sido su bajo costo,

sin embargo las fibras naturales tienen

una buena resistencia mecnica, poco

peso, son renovables por excelencia ya

que al final de su ciclo de vida son 100%

biodegradables, por lo que su uso es di-

fcil de eliminar.

Las fibras naturales de origen vegetal

estn compuestas por microfibrillas de

polmeros de cadena larga, en combina-

cin heterognea de celulosa, lignina y

pectina. Arden con llama luminosa des-

prendiendo un olor caracterstico a papel

quemado y dejando cenizas blanqueci-

nas en pequea cantidad, se obtienen de

plantas como: abac, cabuya, algodn,

ceibo, coco, lino, curahaua, kenaf, ca-

mo, yute, sisal y ramio.

Dentro de las fibras de origen animal la

ms importante es la seda, producida

por orugas del gnero Bombyx. Es un

filamento de gran resistencia, mide en-

tre 500 a 1.500 metros de longitud. En la

seda tejida, la estructura triangular de la

fibra funciona como prisma que refracta

la luz e imparte a las telas su preciado

lustre natural. Gracias a esto, y a otras

propiedades como una buena absor-

bencia y baja conductividad, la seda se

utiliza para fabricar indumentos de tapi-

cera, alta moda, lencera, tapices, alfom-

bras y tapetes.

Del reino mineral, la fibra ms destacada

es el amianto, cuya estructura metamrfi-

ca es filamentosa. Estn compuestos de

silicatos de cadena doble. Tienen fibras

largas y resistentes que se pueden sepa-

rar y son suficientemente flexibles como

para ser entrelazadas, as como tambin

resisten altas temperaturas. Debido a

estas especiales caractersticas, se ha

usado para una gran variedad de produc-

tos manufacturados, principalmente en

materiales de construccin como tejas,

bloques, planchas.

4. Residuos Agroindustriales

Lignocelulsicos.

Constituyen la masa biolgica de origen

forestal, agroindustrial o urbano, que

no tiene una disposicin especfica y

que en la mayora de los casos se deja

en el campo para su descomposicin

natural o produccin de energa, como

por ejemplo: Bagazo de caa de azcar,

cascara de cereales (arroz, trigo, ceba-

da o avena), tallos lignocelulsicos, re-

siduos madereros, envolturas de frutos

(coco, man o caf), residuos del proce-

ANDRS SIMBAA, Coordinador de Investigacin y DesarrolloEscuela de Ciencias Agrcolas y Ambientalesesimbania@pucesi.edu.ec

MORAIMA MERA Jefa de laboratorios.Escuela de Ciencias Agrcolas y Ambientalesmmera@pucesi.edu.ec

Fig n 1 Microfibras de Totora (Schoenoplec-tus californicus).1

Fig n 2 Fibra de seda formada por dos fila-mentos de fibrona unidos por sericina1 .

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samiento de plantas fibrosas como el

abac, cabuya, sisal, algodn, plantas

oleaginosas (palma africana, girasol),

entre muchos otros. Su utilizacin, ha

sido muy amplia a lo largo de la histo-

ria de la humanidad en una infinidad de

aplicaciones.

En la ltima dcada ha crecido el inters

por los materiales lignocelulsicos pues-

to que presenten algunas aplicaciones

qumicas, energticas o estructurales. La

atencin sobre estos, se debe a:

1. La obtencin de productos qumicos y

energticos a partir de fuentes renova-

bles que sustituyan total o parcialmente

la utilizacin combustibles fsiles. Se

trata de productos de bajo valor aa-

dido que presentan una rentabilidad

ligada a los precios de los combustibles

derivados del petrleo.

2. Sntesis de fracciones polimricas y

derivados qumicos. Los materiales

lignocelulsicos: celulosa, lignina y he-

micelulosa, son separados por fraccio-

namiento y posteriormente se purifican,

con ests fracciones, se pueden obte-

ner una amplia gama de productos de

valor agregado como: celulosa, fibras

papeleras, CMC, paneles o tableros,

derivados de lignina y de hemicelulosa

(xilosa, manosa, furfural).

3. En el desarrollo de materiales de

construccin para disminuir los cos-

tos y minimizar el impacto ambiental

en su uso o produccin, especial-

mente sustituyendo el asbesto como

material de refuerzo. Estos residuos

han sido utilizados como elementos

constitutivos o de relleno en matrices

de carcter cementicio o polimrico,

mejorando ampliamente sus caracte-

rsticas mecnicas.

La mayora de plantas fibrosas y ligno-

celulsicas, se encuentran en pases en

vas de desarrollo como la India, China y

algunos pases latinoamericanos como:

Ecuador, Colombia, Brasil, Mxico.

El aprovechamiento de estos materiales

lignocelulsicos, proporcionan algunas

ventajas como:

Son ambientalmente amigables tanto en el proceso, produccin y como de-

secho al final del ciclo.

Son renovables y se necesitan menor cantidad de energa de entrada por uni-

dad de produccin.

Propiedades similares a aquellos mate-riales con refuerzo de fibra de vidrio.

Mejor elasticidad que las fibras mi-nerales.

Son menos abrasivos durante el proce-so de fabricacin.

Absorben bien las vibraciones y por lo tanto el sonido.

2 a 3 veces ms barato que trabajar con fibra de vidrio.

Si se requiere un compuesto 100% biodegradable se pueden mezclar con

bio-polmeros como almidn, lignina,

hemicelulosa, caucho.

Cuando se queman los compuestos con fibras naturales hay menor pro-

duccin de CO2 y otros gases txicos.

Reduccin de la densidad del producto en alrededor del 10 al 30% en compara-

cin con las partes metlicas [ ].

Menor irritacin cutnea y respiratoria Posibilidad de reciclar desperdicios en

la fabricacin.

Son de bajo costo.Adems, mejoran la resistencia-peso, las

propiedades mecnicas son sumamente

altas comparadas con su baja densidad.

Sin embargo, estos materiales tambin

presentan algunas desventajas

La calidad de las fibras es dependiente de las condiciones naturales.

Se requieren grandes reas de cultivo si se empieza una produccin a escala.

La baja densidad se vuelve una des-ventaja durante el proceso.

La capacidad hidroflica de las fibras na-turales podra afectar las propiedades,

dependiendo de la aplicacin.

El enlace entre los polmeros y las fibras naturales en estado natural es dbil.

La preparacin del material requiere de trabajo y tiempo.

Se requiere tratamiento adicional para mejorar la compatibilidad del material

lignocelulsico con la matriz.

El almacenamiento prolongado puede causar problemas de ataque de micro-

organismos que la degradan.

Baja resistencia a la radiacin ultravio-leta, lo que causa la degradacin del

material compuesto.

Los materiales lignocelulsicos son una

excelente alternativa para desarrollar

nuevos productos ecoamigables, los

consumidores demandarn su uso de-

bido a la fuerte consciencia ambiental

que van adquiriendo y de esta manera se

estar contribuyendo a mejorar la calidad

del ambiente por medio de procesos de

investigacin, desarrollo e innovacin.

Ciencia con Conciencia.

4. Referencias Bibliogrficas.

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rales. [en lnea] en:

http://www.naturalfibres2009.org/es/fi-

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