EXTRACCIÓN DE FIBRAS DE CELULOSA DEL TALLO DE CÁÑAMO (Cannabis sativa L.) MEDIANTE TRATAMIENTO QUÍMICO PARA SU APLICACIÓN TEXTIL

Autores/as

  • Hugo Solís García Univerdad Central del Ecuador, Facultad de Ingeniería Química, Quito, Ecuador
  • Brenda Serrano Iguasnia Univerdad Central del Ecuador, Facultad de Ingeniería Química, Quito, Ecuador
  • Andrés De la Rosa Martínez Univerdad Central del Ecuador, Facultad de Ingeniería Química, Quito, Ecuador
  • Diego Montesdeoca Espín Univerdad Central del Ecuador, Facultad de Ingeniería Química, Quito, Ecuador
  • Stalin Suntaxi Crisanto
  • Kathia Cifuentes Benavides Univerdad Central del Ecuador, Facultad de Ingeniería Química, Quito, Ecuador
  • David Gonzalez Benitez Universidad Central del Ecuador, Facultad de Ciencias Agricolas, Quito, Ecuador
  • Gabriela Gualpás Castillo Universidad de Especialidades Turísticas UDET, Gestión Medioambiental, Quito, Ecuador

DOI:

https://doi.org/10.47187/perf.v1i33.317

Palabras clave:

Fibra de cáñamo, Hidrólisis alcalina, Nuevos materiales textiles, Contenido en alfa-celulosa

Resumen

Las fibras de celulosa naturales presentan propiedades ideales para el desarrollo de materiales innovadores, por su sostenibilidad, renovabilidad y bajo costo de producción. Este estudio tiene como objetivo obtener fibras de celulosa a partir del líber de la planta de cáñamo industrial mediante hidrólisis alcalina oxidativa seguida de hidrólisis ácida. Se determinaron las condiciones óptimas para maximizar el contenido de alfa-celulosa mediante caracterización química. La biomasa se sometió a un proceso de descripción física, análisis inmediato y pretratamiento alcalino para obtener el porcentaje medio de corteza aprovechable (56,07 ± 0,002) %. Se realizó un diseño experimental para la concentración de álcali (NaOH: 2 - 10 % p/v), tiempo (30 - 120 minutos) y las condiciones de hidrólisis ácida. Las fibras obtenidas se sometieron a una evaluación física de rendimiento, color y liberación de fibra. Se caracterizaron químicamente mediante análisis termogravimétrico (TGA) para determinar la composición lignocelulósica y espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) para confirmar la eliminación del material lignínico a través de los grupos funcionales de las fibras de cáñamo. El análisis estadístico reveló que las condiciones óptimas fueron 10% de NaOH y 120 minutos de hidrólisis alcalina, obteniendo un contenido de alfa-celulosa del 75,11 ± 1,08%.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Citas

Flores-Sanchez IJ, Ramos-Valdivia AC. A review from patents inspired by the genus Cannabis. Vol. 16, Phytochemistry Reviews. 2017.

Smith T. Hempology 101: The History and Uses of Cannabis Sativa. 4th ed. International Hempology 101 Society, editor. 2012.

Castrillon N. El Telégrafo. 2021 [cited 2024 Apr 21]. p. 1–3 Sostenibilidad en la producción y el consumo de fibras textiles. Available from: https://www.eltelegrafo.com/2021/05/sostenibilidad-en-la-produccion-y-el-consumo-de-fibras-textiles/

Bekiaris G, Koutrotsios G, Tarantilis PA, Pappas CS, Zervakis GI. FTIR assessment of compositional changes in lignocellulosic wastes during cultivation of Cyclocybe cylindracea mushrooms and use of chemometric models to predict production performance. J Mater Cycles Waste Manag. 2020;22(4).

Shuvo II. Fibre attributes and mapping the cultivar influence of different industrial cellulosic crops (cotton, hemp, flax, and canola) on textile properties. Bioresour Bioprocess [Internet]. 2020 Dec 26;7(1):51. Available from: https://bioresourcesbioprocessing.springeropen.com/articles/10.1186/s40643-020-00339-1

Crini G, Lichtfouse E, Chanet G, Morin-Crini N. Applications of hemp in textiles, paper industry, insulation and building materials, horticulture, animal nutrition, food and beverages, nutraceuticals, cosmetics and hygiene, medicine, agrochemistry, energy production and environment: a review. Environ Chem Lett [Internet]. 2020 Sep 8;18(5):1451–76. Available from: https://link.springer.com/10.1007/s10311-020-01029-2

Johnson R. Hemp as an Agricultural Commodity. Congressional Research Service [Internet]. 2018 Jun 22;7–11. Available from: https://sgp.fas.org/crs/misc/RL32725.pdf

Dreyer J, Müssig J, Koschke N, Ibenthal WD, Harig H. Comparison of Enzymatically Separated Hemp and Nettle Fibre to Chemically Separated and Steam Exploded Hemp Fibre. Journal of Industrial Hemp [Internet]. 2002 Jan;7(1):43–59. Available from: http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1300/J237v07n01_05

Chernova TE, Mikshina P V., Salnikov V V., Ibragimova NN, Sautkina O V., Gorshkova TA. Development of distinct cell wall layers both in primary and secondary phloem fibers of hemp (Cannabis sativa L.). Ind Crops Prod. 2018;117.

Neves ACC, Rohen LA, Mantovani DP, Carvalho JPRG, Vieira CMF, Lopes FPD, et al. Comparative mechanical properties between biocomposites of Epoxy and polyester matrices reinforced by hemp fiber. Journal of Materials Research and Technology. 2020;9(2).

Gallegos H. Aplicaciones de cáñamo como alternativa rentable a la reactivación económica de Ecuador tras la pandemia de COVID-19. Perfiles [Internet]. 2021 Jun 30;1(25):45–53. Available from: https://perfiles.espoch.edu.ec/index.php/perfiles/article/view/112

Amode NS, Jeetah P. Paper Production from Mauritian Hemp Fibres. Waste Biomass Valorization. 2021;12(4).

Rana SS, Gupta MK. Isolation of nanocellulose from hemp (Cannabis sativa) fibers by chemo-mechanical method and its characterization. Polym Compos. 2020;41(12).

Duque Schumacher AG, Pequito S, Pazour J. Industrial hemp fiber: A sustainable and economical alternative to cotton. J Clean Prod. 2020;268.

Placet V, Day A, Beaugrand J. The influence of unintended field retting on the physicochemical and mechanical properties of industrial hemp bast fibres. J Mater Sci. 2017;52(10).

Jiménez Muñoz E, Prieto-García F, Prieto Méndez J, Acevedo Sandoval OA, Rodríguez Laguna R. Caracterización fisicoquímica de cuatro especies de agaves con potencialidad en la obtención de pulpa de celulosa para elaboración de papel. Dyna (Medellin) [Internet]. 2016 Jun 30;83(197):232. Available from: http://www.revistas.unal.edu.co/index.php/dyna/article/view/52243

Calderón Rojas C. Utilización de la fibra de cáñamo en la industria textil: Una nueva opción para la problemática de los cultivos ilícitos en Colombia. Departamento de diseño textil [Internet]. 2003;1116/MENKE(8):1–22. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.tecto.2012.06.047%0Ahttp://www.geohaz.org/news/images/publications/gesi-report with prologue.pdf%0Ahttp://ec.europa.eu/echo/civil_protection/civil/pdfdocs/earthquakes_en.pdf%0Ahttp://dx.doi.org/10.1016/j.gr.2011.06.005%0Ahttp:/

Bouloc P, Allegret S, Arnaud L. Hemp: industrial production and uses [Internet]. Bouloc P, Allegret S, Arnaud L, editors. Hemp: industrial production and uses. UK: CABI; 2013. 4–26 p. Available from: http://www.cabidigitallibrary.org/doi/book/10.1079/9781845937935.0000

Kostic M, Pejic B, Skundric P. Quality of chemically modified hemp fibers. Bioresour Technol [Internet]. 2008 Jan;99(1):94–9. Available from: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0960852406006419

López D. Elaboración artesanal de hilo de la fibra de formio (Phormium tenax) [Tesis de Ingeniería]. [Quito]: Escuela Politécnica Nacional; 2012.

Chandra RP, Chu QL, Hu J, Zhong N, Lin M, Lee JS, et al. The influence of lignin on steam pretreatment and mechanical pulping of poplar to achieve high sugar recovery and ease of enzymatic hydrolysis. Bioresour Technol. 2016;199.

Manaia JP, Manaia AT, Rodriges L. Industrial hemp fibers: An overview. Fibers. 2019;7(12).

Pino O. Estudio de pre factibilidad para la creación de una empresa productora y procesadora de fibra de cáñamo industrial en la provincia de Pichincha para la exportación al mercado alemán en el período 2019-2029 [Tesis de Licenciatura]. [Quito]: Pontificia Universidad Católica del Ecuador; 2019.

Xanthopoulou E, Chrysafi I, Polychronidis P, Zamboulis A, Bikiaris DN. Evaluation of Eco-Friendly Hemp-Fiber-Reinforced Recycled HDPE Composites. Journal of Composites Science. 2023;7(4).

Fike J, Fike J. Critical Reviews in Plant Sciences Industrial Hemp: Renewed Opportunities for an Ancient Crop Industrial Hemp: Renewed Opportunities for an Ancient Crop. CRC Crit Rev Plant Sci. 2017;35(5–6).

Rasera GB, Ohara A, de Castro RJS. Innovative and emerging applications of cannabis in food and beverage products: From an illicit drug to a potential ingredient for health promotion. Vol. 115, Trends in Food Science and Technology. 2021.

Gedik G, Avinc O. Bleaching of Hemp (Cannabis Sativa L.) Fibers with Peracetic Acid for Textiles Industry Purposes. Fibers and Polymers. 2018;19(1).

Oliveira MAS, Pickering KL, Sunny T, Lin RJT. Treatment of hemp fibres for use in rotational moulding. Journal of Polymer Research. 2021;28(2).

Arcos V. Desgomado de la fibra de Ramio (Boehmeria Nivea) mediante métodos químicos enzimáticos no tradicionales [Tesis de Ingeniería]. [Quito]: Universidad Politécnica Nacional; 2013.

Bleuze L, Lashermes G, Alavoine G, Recous S, Chabbert B. Tracking the dynamics of hemp dew retting under controlled environmental conditions. Ind Crops Prod. 2018;123.

Viscusi G, Barra G, Gorrasi G. Modification of hemp fibers through alkaline attack assisted by mechanical milling: effect of processing time on the morphology of the system. Cellulose. 2020;27(15).

de Meijer EPM, van der Werf HMG. Evaluation of current methods to estimate pulp yield of hemp. Ind Crops Prod [Internet]. 1994 Feb;2(2):111–20. Available from: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/0926669094900922

Hajiha H, Sain M, Mei LH. Modification and Characterization of Hemp and Sisal Fibers. Journal of Natural Fibers. 2014;11(2).

Carrier M, Loppinet-Serani A, Denux D, Lasnier JM, Ham-Pichavant F, Cansell F, et al. Thermogravimetric analysis as a new method to determine the lignocellulosic composition of biomass. Biomass Bioenergy. 2011;35(1).

Ahmed A, Hidayat S, Abu Bakar MS, Azad AK, Sukri RS, Phusunti N. Thermochemical characterisation of Acacia auriculiformis tree parts via proximate, ultimate, TGA, DTG, calorific value and FTIR spectroscopy analyses to evaluate their potential as a biofuel resource. Biofuels. 2021;12(1).

Dai D, Fan M. Characteristic and Performance of Elementary Hemp Fibre. Materials Sciences and Applications. 2010;01(06).

Descargas

Publicado

2025-03-13

Cómo citar

Solís García, H., Serrano Iguasnia, B., De la Rosa Martínez, A. ., Montesdeoca Espín, D., Suntaxi Crisanto, S., Cifuentes Benavides, K., Gonzalez Benitez, D., & Gualpás Castillo, G. (2025). EXTRACCIÓN DE FIBRAS DE CELULOSA DEL TALLO DE CÁÑAMO (Cannabis sativa L.) MEDIANTE TRATAMIENTO QUÍMICO PARA SU APLICACIÓN TEXTIL. Perfiles, 1(33), 24-35. https://doi.org/10.47187/perf.v1i33.317