Tesis doctoral de Elisabetta Aracri
Este trabajo de investigación nació del interés en conocer el potencial de la tecnología enzimática, en particular de los sistemas basados en la lacasa, para la biomodificación de fibras especiales de sisal a través de procesos amigables con el medio ambiente. La presente tesis se desarrolló siguiendo dos líneas de investigación diferentes: el bioblanqueo y la funcionalización enzimática de las fibras de sisal. El estudio empezó con la evaluación del uso de compuestos fenólicos naturales potencialmente económicos como sustitutos de los mediadores costosos y potencialmente tóxicos utilizados en el sistema enzimático lacasa-mediador. Se examinó la tendencia de los fenoles naturales a promover la deslignificación o a acoplarse a las fibras con el fin de evaluar su potencial para el bioblanqueo o la funcionalización de las fibras de sisal. Para el estudio del bioblanqueo, se realizaron secuencias totalmente libres de cloro (tcf) con y sin pre-tratamiento con xilanasa, para comparar la eficacia de uno de los mediadores naturales y un mediador sintético de uso común. Los efluentes generados se caracterizaron a lo largo de la secuencia con el fin de evaluar el impacto ambiental de los sistemas basados en la lacasa, un aspecto poco explorado en los estudios de bioblanqueo. La etapa de xilanasa resultó muy eficaz para reducir el contenido de hexa (ácidos hexenurónicos) y potenciar el efecto de blanqueo de los tratamientos con sistema lacasa-mediador. Las secuencias estudiadas proporcionaron una pasta de sisal con un alto contenido en celulosa y con valores de blancura superiores a 80% iso, mostrando mayor eficacia en el proceso y menor impacto en las propiedades de los efluentes en presencia del mediador sintético. Se estudiaron dos métodos diferentes de funcionalización de las fibras, basados en la modificación de la lignina (biografting) y en la modificación de la celulosa (oxidación con sistema lacasa-tempo). El estudio de biografting de compuestos fenólicos en una pasta no maderera de bajo contenido en lignina, como es la de sisal, era la primera vez que se estudiaba. Se demostró el acoplamiento covalente de los compuestos fenólicos a las fibras en el tratamiento con lacasa a través de un nuevo método de análisis basado en el uso de pirolisis acoplada a cromatografía de gases/espectrometría de masas. El compuesto fenólico con mayor tendencia a acoplarse a las fibras fue seleccionado para investigar el biografting bajo diferentes condiciones de reacción y evaluar el grado de acoplamiento a través de varias propiedades de la pasta. La eficacia del biografting se mejoró aplicando la etapa de refino previamente al tratamiento enzimático, obteniéndose papeles de mayor resistencia mecánica. En búsqueda de una alternativa más respetuosa con el medio ambiente a los sistemas convencionales basados en halogenuros, se evaluó, por primera vez en pasta de sisal, el uso del sistema lacasa-tempo para mejorar las propiedades de resistencia mecánica a través de una modificación oxidativa de la celulosa. Los primeros estudios mostraron una importante mejora de la resistencia en húmedo en la pasta tratada por el sistema lacasa-tempo atribuido a la formación de una considerable cantidad de grupos aldehídos en las cadenas celulósicas capaces de generar enlaces inter-fibras a través de la formación de hemiacetales. A continuación se estudió la influencia de las variables del proceso en varias propiedades de las fibras oxidadas y de los papeles finales usando un plan estadístico a tres variables. Las condiciones que dieron lugar al mayor grado de funcionalización e incremento de propiedades de resistencia mecánica se usaron para realizar tratamientos de mayor eficacia, lo que sacó a la luz el potencial del sistema lacasa-tempo para el biorefino de las fibras.
Datos académicos de la tesis doctoral «Application of laccase-based systems for biobleaching and functionalization of sisal fibres«
- Título de la tesis: Application of laccase-based systems for biobleaching and functionalization of sisal fibres
- Autor: Elisabetta Aracri
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 27/01/2012
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Teresa Vidal Llucia
- Tribunal
- Presidente del tribunal: José Francisco Colom pastor
- orlando Rojas gaona (vocal)
- angel tomas Martinez ferrer (vocal)
- Antonio Torres lópez (vocal)