Diseño de un prototipo de mezclador estático de alto esfuerzo cortante para la fibrilación de la pulpa de celulosa obtenida a partir de raquis de palma africana como fuente de biomasa
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2021
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Resumen
La celulosa es el polímero natural más abundante del planeta siendo parte de la composición de la fibra vegetal de las plantas, la misma está compuesta en su interior por fibras individuales de tamaño nanométrico. Debido a sus características, en las últimas décadas se ha popularizando su uso en diferentes aplicaciones, razón por la cual se han desarrollado diferentes métodos y técnicas para su obtención. En Costa Rica como en otras partes del mundo se ha utilizado tratamientos químicos concentrados para obtener una mayor cristalinidad de las fibras iniciales de celulosa, al disolver las partes amorfas, la desintegración de las mismas da como resultado una disminución de tamaño, sin embargo, la gran cantidad de aguas residuales provenientes de este proceso pueden provocar problemas medioambientales a nivel industrial. Una de las metodologías más recientes para la obtención de nanocelulosa consiste en producir una fibrilación mecánica mediante el uso de diferentes tipos de equipos como: Molinos, Trituradores, Homogeneizadores entre otros. Este proyecto plantea el uso de mezcladores estáticos como una alternativa sencilla y de bajo costo para realizar la fibrilación mecánica de pulpa de celulosa proveniente de residuos agroindustriales. Se utilizó raquis de palma africana con un contenido de celulosa de 35,66 % ±0,02, 15,78% ±0,01 de hemicelulosa y 24,31% ±0,004 de lignina como fuente de biomasa para la obtención de pulpa de celulosa, mediante la implementación de la hidrólisis en dos pasos con hidróxido de sodio al 5% y posteriormente ácido acético al 6%, se obtuvo fibras de celulosa alargadas con longitudes que varían desde los 20 μm a los 100 μm, y un ancho de las fibras con valores entre los 1,1 a 2,5 μm. Se diseñó y confeccionó un prototipo de mezclador estático utilizando COMSOL Multiphysics como herramienta de diseño. Mediante la simulación de dinámica de fluidos computacional se pudo estudiar...
Descripción
Proyecto de graduación (licenciatura en ingeniería química)--Universidad de Costa Rica. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Química, 2021
Palabras clave
BIOMASA, CELULOSA, DINAMICA DE FLUIDOS COMPUTACIONAL, ESFUERZO CORTANTE, MEZCLA (INGENIERIA QUIMICA), MEZCLADORAS, PULPA DE RAQUIS DE PALMA AFRICANA - APLICACIONES INDUSTRIALES