Efecte de l'ús d'ultrasons i solvents eutètics com a pretractament per a l'obtenció de cel·lulosa a partir de closca d'ametla

Abstract

[cat] En la indústria agroalimentària, es produeixen prop de 4 milions de tones d'ametlla a l'any a escala mundial, incloent-hi els seus residus entre els quals destaca la closca d'ametlla que representa des d'un 35% a un 75% del pes total del fruit. La closca d'ametlla és un residu lignocel·lulòsic la qual cosa significa que és ric en cel·lulosa, hemicel·lulosa i lignina. La cel·lulosa té una àmplia varietat d'aplicacions, per exemple, en la producció d'empaquetatges biodegradables. Avui dia, un dels processos més utilitzats per a extreure cel·lulosa dels materials lignocel·lulòsics és el tractament d'aquests en mitjans alcalins durant temps elevats o/i temperatures altes, seguit de diferents processos de blanquejats per a així eliminar aquells components no cel·lulòsics (principalment lignina i hemicel·luloses). Això genera efluents tòxics i requereix molt de temps i energia. Per tant, en aquest treball es va avaluar un pretractament (30 min a 30 °C) de la pols de la closca d'ametlla (PCA, <0,5 mm) amb ultrasons de potència (141,6 ± 4,2 W/L) com una tecnologia amigable amb el medi ambient en combinació amb dissolvents eutèctics per a intensificar la transferència de matèria i així purificar més efectivament la cel·lulosa. Després del pretractament les mostres van ser tractades amb NaOH (7,5% p/v) a 60 °C a diferents temps (6 h, 24 h i dos cicles de 24 h). Aquest tractament també es va aplicar a les mostres que no van ser pretractades amb ultrasons i dissolvents eutèctics. Es va analitzar la composició química de la mostra no tractada (la qual tenia un contingut en cel·lulosa d'aproximadament 19,4% base seca) i les mostres després del pretractament i després de tots els tractaments estudiats. Es va observar que amb el pretractament seguit del tractament alcalí durant 24 h s'obté un material purificat amb la mateixa proporció de cel·lulosa que amb l'aplicació de dos cicles de tractament alcalí durant 24 h sense pretractament (mitjana de 36,2 ± 0,4% base seca). D´aquesta manera s´evita un cicle complet d´extracció. Per tant, el pretractament amb ultrasons en dissolvents eutèctics redueix el temps d’extracció, energia gastada i quantitat de dissolvent

[spa] En la industria agroalimentaria, se producen cerca de 4 millones de toneladas de almendra al año a nivel mundial, incluyendo sus residuos entre los que destaca la cáscara de almendra que representa desde un 35% a un 75% del peso total del fruto. La cáscara de almendra es un residuo lignocelulósico lo que significa que es rico en celulosa, hemicelulosa y lignina. La celulosa tiene una amplia variedad de aplicaciones, por ejemplo, en la producción de empaques biodegradables. A día de hoy, uno de los procesos más utilizados para extraer celulosa de los materiales lignocelulósicos es el tratamiento de estos en medios alcalinos durante tiempos elevados o/y temperaturas altas, seguido de diferentes procesos de blanqueados para así eliminar aquellos componentes no celulósicos (principalmente lignina y hemicelulosas). Esto genera efluentes tóxicos y requiere de mucho tiempo y energía. Por lo tanto, en este trabajo se evaluó un pretratamiento (30 min a 30 ºC) del polvo de la cáscara de 5 almendra (PCA, <0,5 mm) con ultrasonidos de potencia (141,6 ± 4,2 W/L) como una tecnología amigable con el medio ambiente en combinación con disolventes eutécticos para intensificar la transferencia de materia y así purificar más efectivamente la celulosa. Después del pretratamiento las muestras fueron tratadas con NaOH (7,5% p/v) a 60 ºC a diferentes tiempos (6 h, 24 h y dos ciclos de 24 h). Este tratamiento también se aplicó a las muestras que no fueron pretratadas con ultrasonidos y disolventes eutécticos. Se analizó la composición química de la muestra no tratada (la cual tenía un contenido en celulosa de aproximadamente 19,4% base seca) y las muestras después del pretratamiento y después de todos los tratamientos estudiados. Se observó que con el pretratamiento seguido del tratamiento alcalino durante 24 h se obtiene un material purificado con la misma proporción de celulosa que con la aplicación de dos ciclos de tratamiento alcalino durante 24 h sin pretratamiento (promedio de 36,2 ± 0,4% base seca). De esta manera se evita un ciclo completo de extracción. Por tanto, el pretratamiento con ultrasonidos en disolventes eutécticos reduce el tiempo de extracción, energía gastada y cantidad de disolvente

[eng] In the agri-food industry, about 4 million tons of almonds are produced worldwide, including their waste, among which stands out the almond shell that represents from 35% to 75% of the total weight of the fruit. The almond shell is a lignocellulosic residue which means that it is rich in cellulose, hemicellulose and lignin. Cellulose has a wide variety of applications, for example, in the production of biodegradable packaging. Today, one of the most used processes to extract cellulose from lignocellulosic materials is the treatment of these in alkaline media for high times or/and high temperatures, followed by different bleaching processes to eliminate those non-cellulosic components (mainly lignin and hemicellulose). This generates toxic effluents and requires a lot of time and energy. Therefore, in this work, a pretreatment (30 min to 30 ºC) of the almond shell powder (PCA, <0,5 mm) with power ultrasound (141,6±4,2 W/L) was evaluated as an environmentally friendly technology in combination with eutectic solvents to intensify the mass transfer and thus purify more effectively the cellulose. After the pretreatment the samples were treated with NaOH (7,5% p/v) at 60 ºC at different times (6 h, 24 h and two 24-hour cycles). This treatment was also applied to samples that were not pretreated with ultrasound and eutectic solvents. The chemical composition of the untreated sample (which had a cellulose content of approximately 19,4% dry basis) and the samples after pretreatment and after all the treatments studied were analyzed. It was observed that with pretreatment followed by alkaline treatment for 24 h, a purified material with the same proportion of cellulose is obtained as with the application of two cycles of alkaline treatment for 24 h without pretreatment (average of 36.2 ± 0.4% dry base). This avoids a complete extraction cycle. Therefore, pretreatment with ultrasound in eutectic solvents reduces the extraction time, energy expended and amount of solvent