Tableros de cáscara de arroz basados en adhesivos biogénicos y tableros de bagazo de cerveza autoadheridos

Abstract

Los tableros aglomerados son paneles fabricados a partir de partículas discretas de madera, generalmente aglomeradas con resinas sintéticas que contienen formaldehído, un compuesto orgánico volátil irritante y potencialmente carcinogénico, que se libera tanto durante el proceso de producción como en servicio. Estos paneles son utilizados por diversas industrias y en numerosas aplicaciones y su consumo crece continuamente. En respuesta a la demanda creciente de recursos forestales y a las nuevas reglamentaciones internacionales en materia ambiental, la industria de aglomerados comenzó la búsqueda de materiales alternativos para restringir o disminuir el uso de madera nativa o forestada y, simultáneamente, limitar la liberación de compuestos volátiles tóxicos. En este contexto el presente trabajo propone obtener aglomerados ambientalmente amigables a partir de residuos lignocelulósicos de la agroindustria. Como sustituto de la madera se utilizó cáscara de arroz (CA) y bagazo proveniente de la industria cervecera local (BSG). La CA se combinó con adhesivos biogénicos basados en ácido cítrico (AC) – sacarosa (S) para obtener aglomerados de media densidad, mientras que el BSG se evaluó con un adhesivo fenólico como control y sin adhesivos para así desarrollar tableros de alta densidad por autoadhesión (binderless). Esta investigación se presenta a través de cuatro capítulos. El Capítulo 1 incluye una revisión del estado actual del tema. En este capítulo se describió el proceso de fabricación industrial de los aglomerados y la situación actual del mercado. Se describieron sus problemáticas y limitaciones y se presentaron potenciales alternativas a la madera, detallando en particular las características principales de la CA y el BSG. Se realizó una revisión general sobre adhesivos biobasados y su estado del arte, detallando aquellos basados en AC y S y los tableros binderless. Por último, se plantearon los objetivos generales y específicos. En el Capítulo 2 se describieron los métodos y técnicas experimentales para la obtención de tableros de aglomerados. En el Capítulo 3 se describieron y caracterizaron las microestructuras, composiciones y estabilidad térmica de los sustratos lignocelulósicos de partida (CA y BSG). En una primera parte, se estudiaron las propiedades físicas (densidad, humedad en equilibrio y absorción de humedad) y mecánicas (ensayos de flexión a tres puntos y de resistencia interna) de aglomerados basados en CA con adhesivos basados AC y S, modificando la relación entre componentes (AC/S 50:50 y 75:25). Todos los resultados se compararon con los valores establecidos por la norma ANSI A208.1 y sistemas similares publicados en bibliografía. En general, no se observaron diferencias significativas entre los resultados de los tableros obtenidos para ambas formulaciones. Los aglomerados obtenidos resultaron de densidad media de acuerdo a la norma, aunque esta propiedad fue menor a la esperada, ya que presentaron recuperación elástica luego del prensado. Estos aglomerados no alcanzaron los estándares de propiedades mecánicas e hinchamiento establecidos por la normativa. En una segunda etapa, en el Capítulo 3, se estudiaron aglomerados por autoadhesión del BSG. Se establecieron las variables óptimas procesamiento, incluyendo humedad inicial de mezcla, temperatura, presión y tiempo de prensado. También se obtuvieron tableros utilizando un adhesivo fenólico comercial como control. Los aglomerados binderless obtenidos resultaron de alta densidad, con propiedades comparables a otros sistemas similares informados en bibliografía, pero menores a los tableros control. Los tableros binderless de BSG se desintegraron completamente después de 24 h de inmersión en agua. Por el contrario, el tablero de control mostró valores bajos de hinchamiento y absorción. Mediante FESEM se observaron deficiencias en el contacto entre las partículas en el aglomerado binderless, en concordancia con los pobres resultados de absorción y resistencia mecánica, mientras que el tablero control mostró una estructura más compacta y un contacto efectivo entre las partículas. En el Capítulo 4 se propuso un proyecto de inversión económica para estimar la rentabilidad de una planta industrial de tableros de aglomerados de BSG para ser utilizados como porta vasos, buscando generar prácticas más amigables con el medio ambiente siguiendo los preceptos de la economía circular en cuanto a la reutilización de los residuos. El emprendimiento se planteó dentro de una fábrica de cerveza ubicada en la ciudad de Mar del Plata. Se estimó una tasa interna de retorno del 15 % y un tiempo de repago bajo, por lo que se consideró el proyecto rentable. Por último, en el Capítulo 5 se detallan las conclusiones generales del trabajo y se describen algunas líneas y posibilidades para futuros trabajos. El presente trabajo permitió obtener tableros aglomerados de partículas libres de compuestos volátiles tóxicos. A pesar de sus limitaciones, ambos sustratos analizados son buenos candidatos como sustitutos de la madera. La cáscara de arroz no alcanzó los estándares mecánicos ni de resistencia al agua con los adhesivos AC-S, pero podría ser viable con otros adhesivos biogénicos como los derivados de la soja. Los tableros de BSG tampoco alcanzaron los estándares pero podrían usarse en paneles decorativos interiores o protegidos donde la rigidez no es crítica.