Alternativas de disolución de celulosa para la obtención de productos regenerados

Abstract

Cellulose is the most abundant biopolymer in the earth, however, its use is restricted by limitations derived from its structure. Since its melting point is higher than the degradation temperature, its dissolution is the only route for the manufacture of regenerated cellulose products. Currently the viscose process is the most widely dissolution method used in the industry, despite the pollution problems caused by the use of carbon disulfide. In this work mechanical and enzymatic treatments were performed to increase the reactivity and accessibility of the dissolving pulp and at the same time, to decrease the intrinsic viscosity. This allowed to prepare viscose with 40 % less of carbon disulfide, and to eliminate the aging stage in order to simplify the process and with the combination of both possibilities, obtaining viscose with similar characteristics to the reference one. As an alternative to the viscose process, the direct dissolution of cellulose in sodium hydroxide solutions with and without urea at low temperatures was studied. These solutions are interesting due to their lower cost and environmental impact. The rheological studies allowed to elucidate the behavior of the reference viscose solution and those prepared with the treated pulps, and the direct solutions in simple solvents. In this work it was tried not only to contribute innovative, economic and environment friendly dissolution means, but also to present new technological developments such as sponges and cellulose spheres.

La celulosa es el biopolímero más abundante en la tierra, no obstante, su uso está restringido por limitaciones derivadas de su estructura. Dado que su punto de fusión es superior a la temperatura de degradación, la disolución es la única vía para la fabricación de productos de celulosa regenerada. En la actualidad el proceso de viscosa sigue siendo la forma de disolución más utilizada por la industria, a pesar de los problemas de contaminación causados por el uso de sulfuro de carbono. En este trabajo se realizaron tratamientos mecánicos y enzimáticos que aumentaron la reactividad y accesibilidad de la pulpa para disolver y a la vez disminuyeron la viscosidad intrínseca. Esto permitió elaborar viscosas con un 40 % menos de sulfuro de carbono, eliminar la etapa de envejecimiento de modo de simplificar el proceso de viscosa y combinar ambas posibilidades, obteniendo viscosas con características similares a la de referencia. Como alternativa al proceso de viscosa, se estudió la disolución directa de la celulosa en soluciones de hidróxido de sodio con y sin urea a bajas temperaturas. Estas soluciones son interesantes debido a su menor costo y su bajo impacto ambiental. Los estudios reológicos permitieron dilucidar el comportamiento de las soluciones de viscosa de referencia, de aquellas preparadas con las pulpas tratadas y de las soluciones directas en solventes simples. En este trabajo se trató no sólo de aportar medios novedosos de disolución, económicos y amigables con el medio ambiente, sino también de presentar nuevos desarrollos tecnológicos como son las esponjas y esferas de celulosa.