Revalorización de residuos celulósicos en la industria textil mediante la obtención enzimática de nanocelulosa

Abstract

[ES] La revalorización de residuos es un tema que va ganando importancia cada día, ya que la concienciación sobre el medio ambiente y las leyes más restrictivas respecto a la gestión de residuos van en aumento. Por ello, en este trabajo se intenta realizar la revalorización de tres residuos en concreto, el alga Poseidonia, típica de las playas del mediterráneo, la paja de arroz, un residuo generado en la recolección del arroz y algodón reciclado. La revalorización se trata de la conversión de estos residuos en nanocelulosa, la cual también está tomando importancia debido a sus propiedades mecánicas, su biocompatibilidad y sostenibilidad, a través de un método más sostenible, el tratamiento enzimático utilizando celulasa. Además, ese tratamiento se realiza con celulasa suelta e inmovilizada en nanopartículas de hierro, lo cual permite su recuperación y reutilización, mejorando la eficiencia del proceso y reduciendo el alto coste de la enzima. Previamente al tratamiento enzimático se debe realizar un pretratamiento con NaOH y NaClO2 al alga y a la paja de arroz para mejorar la eficacia de la hidrólisis enzimática, y al algodón únicamente se le realiza un descrudado. Para la caracterización de los materiales resultantes del tratamiento, se realizaron análisis de DLS, FTIR y FESEM. Los ensayos se realizaron sobre los materiales, tras el pretratamiento para determinar si el pretratamiento había sido eficaz, a los materiales tratados con dos concentraciones diferentes de enzima, con el objetivo de determinar si se había obtenido nanocelulosa y de que tamaño, y a las fases de la inmovilización con el fin de determinar si se había realizado correctamente. Los resultados obtenidos del FTIR y el FESEM permiten concluir que los pretratamientos cumplían su función, limpiando y disgregando los materiales, mejorando así la eficacia del tratamiento enzimático. La obtención de la nanocelulosa se consiguió cuando la cantidad de enzima era mayor. Es destacable que se obtuvieron nanopartículas de celulosa cuando la enzima estaba suelta y films de azúcares cuando la enzima estaba inmovilizada y a concentraciones elevadas, es decir, la presencia del hierro actúa como catalizador derivando en degradación excesiva. También se consiguió demostrar que la inmovilización de la enzima era correcta gracias al DLS. Sin embargo, no se consiguió obtener, con el procedimiento empleado rendimientos de nanocelulosa.

[EN] The reconversion of waste is an issue that is gaining importance every day, since awareness about the environment and the most restrictive laws regarding waste management are increasing. Therefore, this work attempts to revalue three specific wastes, Poseidonia algae, typical of Mediterranean beaches, rice straw, a waste generated while rice harvesting, and recycled cotton. Specifically, these residues are going to be converted into nanocellulose, which is also gaining importance due to its mechanical properties, biocompatibility, and sustainability, through a more sustainable method, an enzymatic treatment using cellulase. In addition, this treatment is carried out with cellulase alone and immobilized in iron nanoparticles, which allows its recovery and reuse, improving the efficiency of the process and reducing the high cost of the enzyme. Prior to the enzymatic treatment, a pretreatment with NaOH and NaClO2 should be carried out on the algae and rice straw to improve the effectiveness of the enzymatic hydrolysis, and cotton is only going to be cleaned. For the treatment resulting materials characterization DLS, FTIR and FESEM analyses were performed. The essays were performed on the pre-treated materials to determine whether the pretreatment had been effective, on the materials treated with two different concentrations of enzyme, with the aim of determining whether nanocellulose had been obtained and its size, and on the immobilization phases in order to determine if it had been carried out correctly. The results obtained from the FTIR and the FESEM allow to conclude that pretreatments fulfilled their function, cleaning and disintegrating the materials, thus improving the efficiency of the enzymatic treatment. The nanocellulose obtention was achieved when the amount of enzyme was greater. It should be noted that cellulose nanoparticles were obtained when the enzyme was alone and sugar films when the enzyme was immobilized and in high concentrations, which means that iron presence acts as a catalyst producing excessive degradation. It was also possible to demonstrate that the immobilization of the enzyme was correct thanks to DLS. However, nanocellulose yields were not achieved with the followed procedure.