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Los científicos convierten los desechos de la piña en aerogeles de alto valor

Los científicos convierten los desechos de la piña en aerogeles de alto valor
Piñas de Formosa en Filipinas. Se genera casi tres veces más desechos de hojas de piña por cada kilogramo de fruta producida. Crédito: Judgefloro

La recolección de la piña, una fruta tropical ampliamente cultivada, deja toneladas de residuos agrícolas que generalmente se queman o se dejan pudrir, creando gases de efecto invernadero indeseables y otros contaminantes. 


por SciDev.Net


Pero un nuevo proceso promete convertir los desechos en aerogeles de alto valor, de forma económica y limpia.

Los aerogeles se encuentran entre los materiales sólidos más ligeros conocidos y se crean combinando un polímero con un solvente para formar un gel, y luego eliminando el líquido del gel y reemplazándolo con aire. Son extremadamente porosos y de baja densidad pero permanecen firmes al tacto.

Duong Hai Minh, profesor del departamento de ingeniería mecánica de la Universidad Nacional de Singapur (NUS), estima que cada año se generan 76,4 millones de toneladas de desechos de hojas de piña . Él cree que esto podría liberar sustancias químicas nocivas y gases de efecto invernadero que pueden causar serios problemas ambientales.

«Por cada kilogramo de fruta producida, se genera casi tres veces más desperdicio de hojas de piña. Los agricultores cargados con este subproducto voluminoso y fibroso generalmente lo queman, compostan o reutilizan como alimento para animales», dice Duong.

Él y otros ingenieros de NUS han publicado su estudio sobre la fabricación de aerogeles a partir de desechos de piña en la próxima edición de diciembre del Journal of Environmental Chemical Engineering.

Los aerogeles comerciales, que se utilizan principalmente para el aislamiento térmico y acústico, son costosos y el proceso de fabricación generalmente implica la liberación de niveles tóxicos de carbono, dice Duong. Su proceso utiliza fibras de hojas de piña para crear aerogeles ultraligeros y biodegradables. Son eficaces como absorbentes de aceite y para el aislamiento térmico y acústico.

«También hemos demostrado sus aplicaciones potenciales en la conservación de alimentos y el tratamiento de aguas residuales; este es un gran paso hacia la agricultura sostenible y la gestión de residuos», dice.

Duong ha estado trabajando en el reciclaje de diferentes materiales en aerogeles durante más de una década. Anteriormente había desarrollado y patentado técnicas para crear aerogeles a partir de neumáticos de goma viejos, posos de café y botellas de plástico.

«Nuestro último trabajo, para hacer eco-aerogeles utilizando desechos agrícolas y alimentarios , comenzó en agosto de 2016 y tomó tres años para lograr resultados prometedores», dice Duong. «También hemos producido con éxito eco-aerogeles utilizando bagazo de caña de azúcar, posos de café y quimbombó».

En el nuevo proceso, las fibras de piña se extraen de las hojas utilizando una máquina de decorticación y luego se mezclan con alcohol polivinílico reticulante (PVA) y se curan a 80 grados Celsius para promover la reticulación entre las fibras y el PVA. En promedio, se necesitan de 10 a 12 horas para producir aerogeles a partir de las materias primas, lo que es mucho más rápido que los procesos comparables.

«Una hoja de un metro cuadrado de aerogel ecológico , que mide un centímetro de grosor, cuesta menos de 7 dólares y puede venderse entre 22 y 37 dólares. Una hoja de aislamiento térmico fabricada comercialmente con aerogeles convencionales de aproximadamente el el mismo tamaño puede venderse por más de 220 dólares EE.UU. «

El equipo de NUS está trabajando con socios para probar la producción a gran escala de estos eco-aerogeles para aplicaciones de alto valor como conservación de alimentos, aislamiento térmico, reducción de ruido, limpieza de derrames de petróleo y máscaras reutilizables para filtrar gases tóxicos, partículas de polvo y bacterias.

La piña es una de las frutas más favorecidas del mundo. Los tres mayores productores a nivel mundial son Costa Rica, Brasil y Filipinas.

«La tecnología avanzada para convertir residuos de piña de bajo valor en aerogeles de ingeniería de alto valor para la conservación de alimentos y el tratamiento de aguas residuales aumentará la conciencia de las personas sobre la protección del medio ambiente al convertir los desechos en materiales útiles con aplicaciones novedosas e interesantes», dice Phung Le, director de Refinery. y Petroquímicos y el Centro de Investigación Tecnológica de la Universidad Tecnológica de Ciudad Ho Chi Minh, Vietnam.

«Aunque no se ha desarrollado a fondo un procedimiento completo de reciclaje de residuos, este es un paso importante hacia el desarrollo sostenible para construir un pensamiento creativo e innovador de nuestra generación joven sobre ayudar al medio ambiente y preservar la naturaleza», agrega.

Stephen Steiner, presidente de Aerogel Technologies, Boston, Mass., Dice que los eco-aerogeles derivados de desechos de piña descritos en el estudio muestran cómo se pueden crear «materiales arquitectónicos de poros sólidos que proporcionan muchos de los comportamientos funcionales de valor agregado de los aerogeles tradicionales A una fracción del costo.»

«Un aspecto especialmente convincente del presente trabajo es que no solo las materias primas son baratas, sino que potencialmente pueden obtenerse a un costo negativo para el fabricante», dice Steiner. «Con ventajas complementarias como el potencial de biocompatibilidad y biodegradabilidad, los eco-aerogeles de Duong ofrecen potencial para aplicaciones que van desde el aislamiento hasta el embalaje y las tecnologías médicas».


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