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Título : Síntesis de fibras de carbono a partir de bagazo de caña de azúcar (Saccharum officinarum)
Autor : Sailema Masapuncho, José Luis
Venegas Ruiz, Mayra Estefanía
Director(es): Tubon Usca, Gabriela Viviana
Tribunal (Tesis): Carrera Beltrán, Lourdes Cumandá
Palabras claves : BAGAZO DE CAÑA DE AZÚCAR;CELULOSA;LIGNINA;ELECTROHILADO;FIBRA DE CARBONO
Fecha de publicación : 29-may-2024
Editorial : Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Citación : Sailema Masapuncho, José Luis; Venegas Ruiz, Mayra Estefanía. (2024). Síntesis de fibras de carbono a partir de bagazo de caña de azúcar (Saccharum officinarum). Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba.
Identificador : UDCTFC;156T0090
Abstract : Lignocellulosic materials or biomasses, such as agricultural waste, have been identified as possible sustainable sources that can replace petroleum-based polymers. An example of this is sugarcane bagasse since it is produced in large volume and its biodegradation is a slow process, it does not have an intended reuse, which causes environmental problems, as well as social and economic ones. This study focused on using this waste to extract cellulose and lignin synthesis in carbon fibers (FC) and finally the physical properties determination, such as conductivity and mechanical resistance. The highest extraction of cellulose yield was at 40 °C using 1% NaOH while for lignin it was achieved using 65% H2SO4 and boiling for 2 hours (h). The fibers were obtained by electrospinning bagasse lignin mixed with polyvinyl alcohol (PVA) (10% w/v), followed by thermostabilizing (225 °C) in an oxidizing atmosphere and later carbonization in an inert atmosphere (850 °C). Electrospinning, thermostabilized, FTIR, SEM, and EDS characterized carbonized fibers. The results of the characterization revealed that the FCs did not present functional groups such as O-H, C-H, C-O. With a morphology of networked filaments of reduced diameter due to the carbonization to which they were subjected and with a high amount of carbon present in their structure. The conductivity of the CFs was (0,00088 S/cm) and the mechanical resistance was theoretically proposed, due to their fragility. Finally, the present work proves that lignin obtained from sugarcane bagasse can be used as a manufactured FC the most promising precursor due to its high carbon content.
Resumen : Los materiales o biomasas lignocelulósicas, como los residuos agrícolas, han sido identificados como posibles fuentes sostenibles que pueden reemplazar polímeros a base de petróleo, un ejemplo de estos es el bagazo de caña de azúcar, ya que, al ser producido en gran volumen y su biodegradación viene siendo un proceso lento, no tiene un uso destinado para su reutilización lo que causa problemas ambientales, sociales y económicos. Este estudio se centró en la utilización de este desecho para la extracción de celulosa y lignina para su posterior síntesis en fibras de carbono (FC) y finalmente la determinación de sus propiedades físicas, como la conductividad y resistencia mecánica. La extracción más alta de rendimiento de celulosa fue a 40 °C usando NaOH al 1% mientras que para la lignina se logró usando H2SO4 al 65% y ebullición durante 2 horas (h). Las fibras se obtuvieron mediante electrohilado de lignina de bagazo mezclada con alcohol polivinílico (PVA) (10% p/v), seguido de una termoestabilización (225 °C) en atmósfera oxidante y posterior carbonización en atmósfera inerte (850 °C). Las fibras electrohiladas, termoestabilizadas y carbonizadas se caracterizaron mediante FTIR, SEM y EDS. Los resultados de la caracterización revelaron que las FC no presentan grupos funciónales tales como O-H, C-H, C-O, con una morfología de filamentos en red de diámetro reducido debido a la carbonización a la que fueron sometidas y con una alta cantidad de carbono presente en su estructura. La conductividad de las FC fue de (0,00088 S/cm) y la resistencia mecánica fue planteada de forma teórica, debido a la fragilidad que estas presentaron. Finalmente, el presente trabajo demuestra que se puede emplear la lignina obtenida del bagazo de caña para la fabricación de FC, siendo este el precursor más prometedor debido a su alto contenido de carbono.
URI : http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/22791
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