Se llama a interesados a realizar una pasantía no remunerada para optimizar la impregnación de madera de pino con extractos naturales.
Enviar currículo y escolaridad a Rodrigo Coniglio, rconiglio@fing.edu.uy y a María Noel Cabrera, mcabrera@fing.edu.uy; hasta el martes 6/6 incluido.
Lugar de realización: Instituto de Ingeniería Química, Grupo de Ingeniería de Procesos Forestales.
Duración: 3 meses (20 hs/sem).
Fecha de inicio: a convenir
Docentes responsables: Rodrigo Coniglio, María Noel Cabrera, Leonardo Clavijo
Tema de trabajo:
“Optimización de las condiciones de impregnación de madera de pino con extractos naturales con potencial uso como preservante.”
Introducción:
El presente trabajo se centra en el aprovechamiento de nudos y corteza de pino, los cuales no son valorizados habitualmente aunque contienen compuestos de interés. Trabajos previos realizados en el Instituto de Ingeniería Química han demostrado que es posible utilizar estas materias primas para extraer compuestos solubles en diferentes solventes orgánicos con potencial capacidad como protector de madera por impregnación en profundidad. Estos compuestos son conocidos como extractivos y constituyen un grupo de naturaleza variada que presentan propiedades biocidas y de protección biológica para el árbol particularmente contra hongos e insectos.
Algunas partes de la madera presentan altas concentraciones de estos compuestos. Los nudos constituyen las bases de las ramas dentro del tronco principal. Cuando una rama muere, la zona se impregna de extractivos para prevenir ataques biológicos. Por este motivo los nudos normalmente tienen un contenido elevado de extractivos, particularmente ácidos resínicos y compuestos fenólicos. En el caso de la corteza, esta representa la primera barrera de protección para el árbol por lo que también cuenta con compuestos fenólicos con capacidad antioxidante entre los que destacan los taninos (Hillis, 1971, 1987; Nisula, 2018).
En trabajos anteriores se ha analizado la capacidad de extracción de nudos y corteza de pino utilizando agua, etanol y acetona variando condiciones de relación sólido/líquido, temperatura y concentración de solvente. Se han optimizado las condiciones de extracción que maximizan la cantidad de compuestos fenólicos, rendimiento de extracción, capacidad antioxidante y taninos condensables.
Sin embargo, para que los extractos puedan ser utilizados como preservantes de madera, es necesario estudiar la impregnación de estas soluciones. Este proceso consiste en embeber la pared celular de la madera con una solución y que los componentes de interés queden retenidos en la madera. Para lograrlo, es necesario primero remover el aire de las células y luego asegurar que la solución penetre en toda la extensión de la muestra. Esto puede lograrse sumergiendo la muestra en la solución durante varios días y permitir que el compuesto difunda a medida que el aire escapa de las células [2]. La impregnación mediante aplicación de presión es el mecanismo más utilizado comercialmente ya que facilita la impregnación de muestras grandes, típicamente tablas de grandes dimensiones. Sin embargo, el mecanismo de penetración de la solución dentro de la matriz de la madera es difusivo por lo que no es imprescindible trabajar a presión [2]. Otros autores reportan la impregnación a vacío [15], [16]. La reducción de la presión facilita el proceso de remoción de aire de los tejidos celulares, facilitando la posterior difusión de la solución impregnante. En efecto, el proceso industrial de impregnación de tablas con CCA utiliza una etapa a vacío seguido de una etapa a presión. Algunos autores utilizan este método en muestras de laboratorio [39].
Luego de la impregnación es necesaria una etapa en la cual se fijen los compuestos impregnados. En la literatura pueden encontrarse trabajos en los cuales esto se realiza secando al aire las muestras [15], [16], [40]. En otros trabajos, se recomienda realizar este secado a una temperatura más elevada como 70°C o 105°C [2]. Esto permite, además de remover el solvente absorbido durante la impregnación, que se den reacciones de curado en algunos compuestos como las resinas. Algunos extractivos podrían también reaccionar con los polímeros de la pared celular, facilitando su fijación [2].
Este trabajo plantea investigar las condiciones de impregnación de madera de pino con extractos de nudo y corteza.
Objetivos:
• Obtener extractos a escala de reactor de laboratorio en condiciones previamente optimizadas para ser utilizadas en impregnación de madera.
• Determinar la concentración de las soluciones de impregnación.
• Ajustar la concentración de las soluciones de impregnación.
• Estudiar el efecto de la variación de presión, temperatura y tiempo de impregnación en la capacidad de impregnación de los extractos.
• Determinar las condiciones óptimas de extracción.
• Obtener probetas de madera impregnadas con las condiciones más prometedoras.
Descripción del trabajo:
Todas las extracciones e impregnaciones se realizarán en un reactor Parr de 3 litros con temperatura y presión controladas. La presión se logra mediante inyección con nitrógeno.
En una primera instancia se obtendrán los extractos en las condiciones optimizadas en trabajos anteriores. Se separará el sólido residual del líquido, el cual será guardado en forma refrigerada para ser utilizado en la impregnación. Se medirá la concentración de los extractos y se ajsutará de forma de trabajar en todos los casos con una concentración constante.
Se impregnarán probetas de madera de pino de forma de evaluar la retención de extractivos. Las dimensiones serán las adecuadas para el estudio de propiedades antifúngicas en trabajos futuros (Cantera et al., 2021; CEN, 2016). Las probetas se secarán previamente a la impregnación y se determinará el peso seco.
Se variará la presión, temperatura y tiempo de impregnación por duplicado. Todas las maderas impregnadas se secarán en estufa a 105°C durante 24 horas. Luego, se pesarán y se calculará la retención de extracto relativa a la masa inicial de madera.
Finalmente, mediante el estudio de la capacidad de impregnación al variar las condiciones, se determinará la condición óptima de impregnación que permita luego seguir estudiando la posibilidad de utilizar extractos naturales como preservante de madera.
Duración: 3 meses (20 hs/sem).
Fecha de inicio: a convenir
Docentes responsables: Rodrigo Coniglio, María Noel Cabrera, Leonardo Clavijo
Tema de trabajo:
“Optimización de las condiciones de impregnación de madera de pino con extractos naturales con potencial uso como preservante.”
Introducción:
El presente trabajo se centra en el aprovechamiento de nudos y corteza de pino, los cuales no son valorizados habitualmente aunque contienen compuestos de interés. Trabajos previos realizados en el Instituto de Ingeniería Química han demostrado que es posible utilizar estas materias primas para extraer compuestos solubles en diferentes solventes orgánicos con potencial capacidad como protector de madera por impregnación en profundidad. Estos compuestos son conocidos como extractivos y constituyen un grupo de naturaleza variada que presentan propiedades biocidas y de protección biológica para el árbol particularmente contra hongos e insectos.
Algunas partes de la madera presentan altas concentraciones de estos compuestos. Los nudos constituyen las bases de las ramas dentro del tronco principal. Cuando una rama muere, la zona se impregna de extractivos para prevenir ataques biológicos. Por este motivo los nudos normalmente tienen un contenido elevado de extractivos, particularmente ácidos resínicos y compuestos fenólicos. En el caso de la corteza, esta representa la primera barrera de protección para el árbol por lo que también cuenta con compuestos fenólicos con capacidad antioxidante entre los que destacan los taninos (Hillis, 1971, 1987; Nisula, 2018).
En trabajos anteriores se ha analizado la capacidad de extracción de nudos y corteza de pino utilizando agua, etanol y acetona variando condiciones de relación sólido/líquido, temperatura y concentración de solvente. Se han optimizado las condiciones de extracción que maximizan la cantidad de compuestos fenólicos, rendimiento de extracción, capacidad antioxidante y taninos condensables.
Sin embargo, para que los extractos puedan ser utilizados como preservantes de madera, es necesario estudiar la impregnación de estas soluciones. Este proceso consiste en embeber la pared celular de la madera con una solución y que los componentes de interés queden retenidos en la madera. Para lograrlo, es necesario primero remover el aire de las células y luego asegurar que la solución penetre en toda la extensión de la muestra. Esto puede lograrse sumergiendo la muestra en la solución durante varios días y permitir que el compuesto difunda a medida que el aire escapa de las células [2]. La impregnación mediante aplicación de presión es el mecanismo más utilizado comercialmente ya que facilita la impregnación de muestras grandes, típicamente tablas de grandes dimensiones. Sin embargo, el mecanismo de penetración de la solución dentro de la matriz de la madera es difusivo por lo que no es imprescindible trabajar a presión [2]. Otros autores reportan la impregnación a vacío [15], [16]. La reducción de la presión facilita el proceso de remoción de aire de los tejidos celulares, facilitando la posterior difusión de la solución impregnante. En efecto, el proceso industrial de impregnación de tablas con CCA utiliza una etapa a vacío seguido de una etapa a presión. Algunos autores utilizan este método en muestras de laboratorio [39].
Luego de la impregnación es necesaria una etapa en la cual se fijen los compuestos impregnados. En la literatura pueden encontrarse trabajos en los cuales esto se realiza secando al aire las muestras [15], [16], [40]. En otros trabajos, se recomienda realizar este secado a una temperatura más elevada como 70°C o 105°C [2]. Esto permite, además de remover el solvente absorbido durante la impregnación, que se den reacciones de curado en algunos compuestos como las resinas. Algunos extractivos podrían también reaccionar con los polímeros de la pared celular, facilitando su fijación [2].
Este trabajo plantea investigar las condiciones de impregnación de madera de pino con extractos de nudo y corteza.
Objetivos:
• Obtener extractos a escala de reactor de laboratorio en condiciones previamente optimizadas para ser utilizadas en impregnación de madera.
• Determinar la concentración de las soluciones de impregnación.
• Ajustar la concentración de las soluciones de impregnación.
• Estudiar el efecto de la variación de presión, temperatura y tiempo de impregnación en la capacidad de impregnación de los extractos.
• Determinar las condiciones óptimas de extracción.
• Obtener probetas de madera impregnadas con las condiciones más prometedoras.
Descripción del trabajo:
Todas las extracciones e impregnaciones se realizarán en un reactor Parr de 3 litros con temperatura y presión controladas. La presión se logra mediante inyección con nitrógeno.
En una primera instancia se obtendrán los extractos en las condiciones optimizadas en trabajos anteriores. Se separará el sólido residual del líquido, el cual será guardado en forma refrigerada para ser utilizado en la impregnación. Se medirá la concentración de los extractos y se ajsutará de forma de trabajar en todos los casos con una concentración constante.
Se impregnarán probetas de madera de pino de forma de evaluar la retención de extractivos. Las dimensiones serán las adecuadas para el estudio de propiedades antifúngicas en trabajos futuros (Cantera et al., 2021; CEN, 2016). Las probetas se secarán previamente a la impregnación y se determinará el peso seco.
Se variará la presión, temperatura y tiempo de impregnación por duplicado. Todas las maderas impregnadas se secarán en estufa a 105°C durante 24 horas. Luego, se pesarán y se calculará la retención de extracto relativa a la masa inicial de madera.
Finalmente, mediante el estudio de la capacidad de impregnación al variar las condiciones, se determinará la condición óptima de impregnación que permita luego seguir estudiando la posibilidad de utilizar extractos naturales como preservante de madera.