RESUMEN
La
industria textil se ha caracterizado por ser una de las actividades más
contaminantes debido a los residuos que genera y los altos consumos de agua,
energía y reactivos químicos, los cuales pueden causar serios perjuicios a la
salud y el bienestar tanto de las personas como del medio ambiente.
Teniendo
en cuenta la problemática mencionada anteriormente se realiza este
proyecto de investigación que consiste en la obtención de fibras textiles
amigables con el ambiente, las cuales son fabricadas a partir de la celulosa de
hierba; dicha materia prima fue escogida ya que al ser considerada actualmente
un desecho agroindustrial no recibe el debido uso, problema al que también se
le estaría dando una solución.
Se
espera obtener una fibra de óptima calidad que cumpla con determinadas
propiedades físicas, químicas y mecánicas, que en un futuro sirva como materia
prima para la elaboración de un textil.
PLANTEAMIENTO
DEL PROBLEMA
Descripción del
problema
La
industria textil ha sido una de las protagonistas en la contaminación debido a
que esta genera residuos, altos consumos de agua, energía y reactivos químicos
que pueden causarle fuerte daño a la salud de los seres vivos y al medio
ambiente.
Por
otra parte, la hierba, hoy en día es considerada un desecho agroindustrial ya
que no se le da un debido aprovechamiento, limitándose solo a su uso como
alimento para animales y en muchas ocasiones como abono; siendo esto también
generador de contaminación, pues en casos se han dado manifestaciones acerca de
criaderos de zancudos y mosquitos que a la vez afectan la salud de las
personas.
Antecedentes del
problema
· OBTENCIÓN DE CELULOSA A PARTIR DE LOS DESECHOS
AGRÍCOLAS DEL BANANO: Se realizó
un estudio sobre la posibilidad de obtener celulosa a partir de residuos
agrícolas del banano (pseudotallo y pinzote), usando un procedimiento que se
basó en cuatro etapas: hidrólisis ácida, cloración, extracción alcalina y
blanqueo. Primero la celulosa se caracterizó mediante termogravimetría,
espectroscopía de FTIR y determinación de peso molecular; luego se concluyó que
se consiguen mejores rendimientos con las fibras de pinzote, ya que la celulosa
obtenida del pseudotallo presenta aglomeración de fibras debido a residuos de
lignina y hemicelulosa. En la etapa de cloración se pudo notar que esta afecta
el peso molecular de la celulosa obtenida de las fibras de pinzote,
obteniéndose pesos moleculares de 90.000 y de 49.000 cuando se usa un pH de 9.2
y 8.4 en la etapa de cloración, respectivamente. Finalmente se obtuvieron
espectros de FTIR característicos de celulosa, con lo que se comprobó la
factibilidad de usar este proceso para eliminar el material no-celulósico. (Canché-Escamilla) . Actualizado:
05/11/13
· TEXTILES
BIODEGRADABLES: Actualmente son cada vez más los investigadores, productores y
fabricantes textiles que contemplan la posibilidad de utilizar fibras
biodegradables (naturales o sintéticas), como un modo eficaz de reducir el
impacto que el proceso textil tiene sobre el entorno, debido a la problemática
sobre la gestión de residuos urbanos inorgánicos. (Francés, 2011) . Actualizado:
05/11/13
· TEJIDOS
INNOVADORES A PARTIR DE FIBRAS DE CÁÑAMO: FIBNATEX es un proyecto transnacional
sobre cáñamo en el que están involucradas instituciones de Portugal, España y
Francia. Unos de los principales objetivos de este proyecto consiste en
desarrollar textiles preparados a partir de las fibras naturales de cáñamo así
como realizar una transferencia industrial de los conocimientos y competencias
hacia las industrias del sector textil-confección en la región SUDOE. Cada
etapa y cada actividad serán desarrolladas de forma transnacional a fin de
permitir la excelencia científica e innovadora. La fibra del cáñamo se obtiene
de la planta cannabis sativa L. Esta
planta crece hasta una altura de cuatro metros con facilidad y sin necesidad de
usar productos agroquímicos. El cáñamo se ha usado durante siglos para hacer
ropa, lona y papel. (Marolda Brouta-Agnésa, 2011) . Actualizado:
05/11/13
·
En los
últimos años se está constatando un uso cada vez más frecuente de fibras
naturales por razones de sostenibilidad y por una concientización cada vez
mayor hacia el uso de materiales procedentes de recursos renovables. En este
sentido, fibras celulósicas como las de lino o cáñamo, tienen importantes
aplicaciones en los textiles de uso técnico de los sectores de la construcción,
automoción o industriales. (Ardanuy Raso) . Actualizado: 05/11/13
PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN
¿Cuáles
de las características que posee la celulosa de hierba permiten reconocerla
como una buena materia prima para ser utilizada en la industria textil?
JUSTIFICACIÓN
La industria textil se ha
caracterizado por ser una de las actividades más contaminantes debido a la gran
cantidad de residuos que genera y los altos consumos de agua, energía y
reactivos químicos, los cuales pueden causar serios perjuicios a la salud y al
bienestar tanto de las personas, como del medio ambiente.. Teniendo en cuenta
esta problemática se busca generar una solución que permita reducir la magnitud
del problema que se ha generado a causa de la contaminación y los residuos;
dicha solución se basa en la creación de fibras textiles amigables con el
ambiente, las cuales son fabricadas a partir de la celulosa de hierba, puesto
que esta es considerada un desecho agroindustrial que no recibe un uso
adecuado, ni adopta un total aprovechamiento; en dichas fibras se busca obtener
múltiples propiedades que la conviertan en un producto de óptima calidad y que
a su vez pueda contribuir al desarrollo sostenible y a la evasión de la
producción de contaminación por parte de la industria textil.
OBJETIVOS
General
Obtener mediante un proceso de
hidrólisis, una fibra textil elaborada a base de la celulosa de hierba, la
cual, además de cumplir con los estándares de calidad requeridos y poseer
determinadas propiedades físicas, químicas y mecánicas, sea amigable con el
ambiente.
· Extraer
por medio de un proceso de hidrólisis la celulosa de la hierba y así remover
sus otros componentes como lo son la lignina y la hemicelulosa.
· Evaluar
la composición de la hierba mediante procesos de hidrólisis, espectrofotometría
y filtración.
· Determinar
mediante la evaluación de ciertas propiedades físicas, químicas y mecánicas la
calidad de la fibra obtenida.
· Evaluar
los diferentes tipos de hilado artesanal y elegir el más adecuado para fabricar
un textil a partir de las fibras resultantes.
· Diseñar
una metodología que permita la obtención de la fibra en grandes cantidades,
para ser comercializada a nivel industrial.
MARCO TEÓRICO
La hierba es una planta que no presenta órganos
decididamente leñosos, es decir que no presenta lignificación. La estructura
herbácea está conformada por tallos verdes, los cuales son independientes de la
duración del ciclo de vida de la planta; mueren generalmente al acabar la
buena estación, siendo sustituidos por otros nuevos si la hierba es vivaz.
Estas pueden nacer a partir de una semilla, o un tallo subterráneo (rizomas y
bulbos). Como toda planta esta, está compuesta por lignina, celulosa y
hemicelulosa.
La celulosa es un biopolímero compuesto
exclusivamente de moléculas de β-glucosa, es rígido
e insoluble en agua. Este es un polisacárido estructural en las plantas, ya que
forma parte del tejido de sostén, a su vez contiene también hemicelulosa (forma parte de las paredes celulares de los tejidos de la planta,
recubriendo la superficie de las fibras de celulosa) la cual
está recubierta por lignina, quien tiene la función de proteger la celulosa.
RESIDUOS
AGROINDUSTRIALES
Se considera desecho agroindustrial a todo residuo
generados por esta industria al que no se le está dando un debido
aprovechamiento. Es tal el caso de la mayoría de cascaras de frutas (Mango,
Guayaba, Naranja, Guanábana, entre otras), Algunas plantas de las que solo se
necesita una pequeña parte, como el pseudotallo del banano, el tallo del
algodón, entre muchas otras cosas más.
El mayor aprovechamiento que se le está dando hoy en
día a estos residuos, es su utilización en la generación de energía por medio
de la Biomasa y en el abono de tierras.
TEXTIL
Textil es el término genérico aplicado originalmente
a las telas tejidas, pero que hoy se utiliza también para fibras, filamentos,
hilazas e hilos, así como para los materiales hilados,
afieltrados o no
tejidos y tejidos, acolchados, trenzados, adheridos, anudados o bordados, que se
fabrican a partir de entrelazamiento de urdimbre y trama, ya sea plano o elástico.
INDUSTRIA TEXTIL
Industria textil es el nombre que se da al sector de la agricultura
dedicado a la producción de tela, hilo, fibra y productos relacionados.
Los textiles son productos de consumo masivo que se venden en grandes
cantidades. La industria textil genera gran cantidad de empleos directos e
indirectos y tiene un peso importante en la economía mundial. Es uno de los
sectores industriales que más controversias genera, especialmente en la
definición de tratados comerciales internacionales. Debido principalmente a su
efecto sobre las tasas de empleo.
PROCESO PARA LA PRODUCCIÓN DE UN TEXTIL.
Un insumo de la
zona textil cuenta con cuatro procesos básicos para su producción, en primera
estancia está el proceso de desinfección de la materia prima en el que se procede a limpiar de impurezas el material
anteriormente recogido de los campos de cultivo o fabricado en un laboratorio.
Este se purifica para facilitar su teñido y garantizar una mejor calidad en el
textil, además esto evita alergias y/o reacciones en la piel.
Luego, se procede
a hilar, que es el proceso por el cual un tejido textil se forma; consiste en
tomar varias fibras del material y torcerlas mediante un proceso artesanal o
mecánico, dicha torsión le proporcionará finura al hilado, o sea, mientras más
fuerte sea este retorcimiento más resistencia se le proporcionará a la tela,
luego de éste proceso viene el tejido, y para dicho mecanismo se requiere un
telar y rollos de hilo con los colores que se desean incorporar a la tela. Para
comenzar el tejido se entrelazan hilos horizontales (a lo ancho), denominados:
trama de la tela. La cantidad de hebras por centímetro cuadrado utilizadas en
el proceso de fabricación determinan el tipo y el peso de la tela. Así sabemos
que el color de las telas se obtiene de pigmentos minerales, vegetales o
sintéticos.
Se puede teñir la
fibra antes de ser hilada, una vez que está hilada o cuando ya es una; y a esto
se le llama teñido.
Después de haber
pasado por estas cuatro fases las fibras se deben adaptar a un proceso de
formación, para éste se categorizan los textiles según el tipo de prenda y el
público para quien fue elaborado.
FIBRA TEXTIL
Caracterizada por
su flexibilidad, finura y elevada proporción entre longitud y finura, cuyas
propiedades la convierten en una materia capaz de ser transformada en hilo, el
cual luego se convierta en un textil.
Estás como
cualquier otro elemento, posee ciertas propiedades físicas, químicas y
mecánicas mediante las cuales se evalúa su calidad. Cabe destacar que la
importancia de estas depende del campo de aplicación. Dentro de las más
importantes, se encuentran:
-Alto punto de
fusión, que la haga apta a tratamientos térmicos, ya sean de tintura o
planchado.
-Suficiente
resistencia y elasticidad.
-Tintabilidad, es
decir, que se le pueda aplicar color de forma permanente.
-Hidrifilidad
moderada, que sea confortable al contacto con la piel.
-Fácil cuidado de
la prenda-producto.
-Resistencia a la
tracción y fatiga.
-Resistencia a
diferentes agentes (alcalís, disolventes orgánicos, ácidos, insectos,
microorganismos...)
-Durabilidad al
uso y mantenimiento.
En la actualidad,
se comenzó a tomar medidas ecológicas para la producción textil, por ende ésta
se dividió en tres ámbitos básicos, los cuales son: fibras naturales,
artificiales y sintéticas.
Las fibras
naturales por su parte son elaboradas en su totalidad con materia prima natural
(como su nombre lo indica), o sea, son de contenido netamente ecológico. Estás
fibras son extraídas usualmente de plantas como hojas de abacá, sisal, cáscaras
de cocos, y tallos de plantas de yute,
cáñamo, lino y ramio.
Estas materia
primas anteriormente nombradas son preferidas por tener características
primordiales en un textil; las fibras de cáñamo tienen propiedades
anti-bacteriales y el coco tiene resistencia natural contra hongos y ácaros
(bonote).
Las fibras
artificiales, en cambio, no son netamente ecológicas debido que son elaboradas
a base de un producto natural “x” y una sustancia química “y”; esto hace que su
impacto ambiental reduzca pero no la hace completamente ecológica.
Estas fibras
surgieron como respuesta a la necesidad de obtener filamentos largos y
resistentes para tejer materiales textiles de calidad. Se distinguen de las
fibras sintéticas, pues en estas la materia prima es producto de síntesis
química.
Las fibras
artificiales no se pueden denominar naturales, ya que no son directamente
extraídas desde la naturaleza; estas pueden ser minerales, proteínicas,
algínicas o celulósicas; las cuales se pueden caracterizar de la siguiente
manera:
MINERALES: Se utilizan
algunos metales como el oro y la plata, ya que poseen gran maleabilidad y
pueden producirse filamentos muy cortos y finos.
PROTEINICAS:
Inicialmente ideadas con la esperanza de que pudiesen sustituir
satisfactoriamente a la lana, aunque no dio resultado. Pueden ser vegetales o
animales.
Derivadas de
proteína animal: Caseína de la leche disuelta en soda caustica.
Derivadas de
proteína vegetal: Estas son de escasa utilidad.
ALGÍNICAS:
Proceden de las proteínas de las algas marinas.
RAYÓN DE ACETATO:
Utiliza grandes desperdicios de algodón, los cuales más tarde se convierten en
acetato de celulosa disuelto posteriormente en acetona obteniendo una pasta
viscosa que se hila tras evaporarse en el disolvente.
CELULOSICAS: Se
obtiene de la celulosa (material de sostén de los vegetales), también se les
llama rayón. Se disuelven generalmente en soda cáustica. Las propiedades de
éstas dependen de la materia celulosa
utilizada, así como los grados de polimerización, detalles del hilado y
tratamientos posteriores; éstas suelen resistir el moho y las polillas.
Se utilizan en la
fabricación de medias, lencería o ropa de confección. Dentro de esta también
podemos encontrar el famoso
ETAPAS DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE FIBRAS DE
CELULOSA DE MANERA ARTESANAL
Para la extracción
de fibras de celulosa se realiza el siguiente procedimiento que usualmente se
lleva a cabo a través de procesos artesanales.
1. Se disuelve la
celulosa, obteniendo así un material de elevada viscosidad. El tipo de rayón
obtenido depende del material disolvente utilizado.
2. Se pasa el
material pastoso a través de unos orificios organizados en hilera, obteniéndose
de esa forma filamentos.
3. Se solidifican
y luego se forman hilos.
HIDRÓLISIS
La hidrolisis es un proceso el cual se basa en la desintegración
de sustancias complejas en otras más sencillas por efecto del agua; puede ser
básica o ácida.
ESPECTROFOTOMETRIA
La espectrofotometría es un método de análisis óptico que
permite comparar la radiación
absorbida o transmitida por una solución que contiene una cantidad desconocida
de soluto, y una que
contiene una cantidad conocida de la misma sustancia. Esta se basa en los
siguientes principios:
Todas
las sustancias pueden absorber energía radiante, aun el vidrio que
parece ser completamente transparente absorbe radiación de longitudes de ondas
que no pertenecen al espectro visible; el agua absorbe
fuertemente en la región del infrarrojo.
La
absorción de las radiaciones ultravioletas,
visibles e infrarrojas depende de la estructura de las moléculas, y es
característica para cada sustancia química.
Cuando
la luz atraviesa una sustancia, parte de la energía es absorbida; la energía
radiante no puede producir ningún efecto sin ser absorbida.
El
color de las sustancias se debe a que éstas absorben ciertas longitudes de onda
de la luz blanca que incide sobre ellas y solo dejan pasar a nuestros ojos
aquellas longitudes de onda no absorbidas.
La absorción y trasmisión de luz depende tanto de la cantidad
de la concentración como de la distancia recorrida.
Metodología
1.
Se
realizará un proceso de hidrólisis, la cual se basa en la desintegración de
sustancias complejas en otras más sencillas por efecto del agua; para separar
la celulosa de los demás componentes de la planta (hemicelulosa y lignina) y
así obtener la fibra.
2.
Se
hará un análisis de composición de la hierba mediante procesos de
espectrofotometría (método de análisis óptico
que permite comparar la radiación absorbida o transmitida por una
solución que contiene una cantidad desconocida de soluto, y una que contiene una cantidad
conocida de la misma sustancia) y filtración (proceso de separación de uno o
más elementos sólidos de un fluido, mediante el paso de la mezcla a través de
un elemento poroso filtrante).
3.
Se
llevará a cabo un análisis físico-químico de las propiedades de la fibra para
determinar su calidad.
4.
Se
realizará un hilado artesanal a una pequeña muestra de la fibra para ejecutar
las pruebas textiles en el laboratorio de calidad.
5.
Se
evaluarán las propiedades físicas, químicas y mecánicas de la fibra obtenida
dentro del sector textil, con el fin de determinar su calidad.
6.
Se
planteará una metodología que permita obtener la fibra textil a gran escala, y
así poderla producir a nivel industrial.
Formulación de hipótesis
Se espera obtener una fibra a
partir de la celulosa de hierba, la cual cumpla con las propiedades físicas,
químicas y mecánicas esenciales, que a su vez permitan crear un textil de
óptima calidad.
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