ELABORACIÓN DE PAPEL CON  CÁSCARAS DE NARANJA

Objetivo 

Evaluar el rendimiento de las cáscaras de naranja como materia prima, para la elaboración de papel por medio de una técnica artesanal y así evitar  la tala de arboles .

Antecedentes

A lo largo del tiempo, el papel ha sido el material más empleado por los hombres su aparición se vio forzada por la necesidad de un nuevo soporte de transmisión de información de fácil obtención, manejo y almacenamiento.[8]

Durante el siglo XX, los métodos de obtención no han sido modificados en gran medida, pero sí la eficiencia, costo y el respeto al medio ambiente. Los nuevos campos de investigación se basan en la posibilidad de mejorar los procesos ya existentes, descubrir nuevos procesos para utilizar diversidad de materias primas o la utilización de nuevas especies vegetales.[8]

Con el fin de encontrar nuevas especies vegetales se consideró la cáscara de naranja. La naranja es la fruta que más se produce en el mundo, alcanzando volúmenes cercanos a 80,000,000 toneladas y el quinto lugar de producción a nivel mundial está ocupado por México.[3]

La naranja es un fruto cítrico que consta de varios carpelos, semillas y numerosas células jugosas, cubiertas por un exocarpo coriáceo[3]

Justificación 

La obtención de papel a partir de la tala de árboles es una propuesta efectiva en cuanto a la producción del mismo, sin embargo repercute de manera directa con el ambiente y a nosotros mismo a medida que avanza el tiempo.” Se utilizan unos 17 árboles para fabricar una tonelada de papel. Y para fabricar 4 cuadernos de 100 hojas se gasta 324 litros de agua. [6]

Es claro que es un medida agresiva contra al ambiente, nuestro proyecto trata de reducir   este daño utilizando la cáscara de naranja, una materia prima que tomamos por basura y que es fácil de conseguir, pues la naranja se consume por toda población, México es el quinto país a nivel mundial con mayor producción de esta fruta. Por lo que la elaboración de papel a base de esta materia orgánica, de ser efectiva, generaría un gran cambio.

Plan de trabajo

• Recolección de material, cortado en pequeños pedazos para que puedan entrar al digestor de cocción y para que las fibras cocidas no formen elementos muy largos que dificulten después la elaboración del papel.

• Se aplica sosa cáustica o hidróxido de sodio.

• Se cierra el digestor y se calienta por 30 minutos.

• Al pasar el tiempo mencionado se drena la pulpa y se lava repetidamente. 

• La pulpa obtenida se mezcla en una licuadora( para tener mejores rendimientos se le agregan pedazos de papel reciclado), para tener fibras individuales .

• Para formar la hoja de papel, se utilizaran bastidores con una tela plástica, en la cuál se colocará la pulpa y se distribuirá de manera uniforme, dejando que el exceso de agua se pierda.
• Ya que se tenga la pulpa en forma de hoja, se retira de los bastidores y se coloca en una prensa por varios minutos para eliminar el exceso de agua.

• Al pasar este tiempo se dejan secar al aire libre y se prensan de nuevo para evitar ondulaciones

• Finalmente con una guillotina se dan las dimensiones requeridas.

Cronograma de actividades 

Actividades a realizar	May 2015	May	Jun	Jun	Agos
Revisión de bibliografía
Obtención del material
Cocción y prensado del proceso
Tiempo de espera del secado
Evaluación del material como materia prima
Conclusión del proyecto

Elaboración del papel a partir de madera

Producción de pasta a partir de fibra de madera[7]

Pasta mecánica

Los troncos descortezados se presionan contra una muela giratoria, que separa las fibras a través de un procedimiento de arranque, se añade agua para facilitar el proceso. la pasta atraviesa unas finas cribas que permite solo el paso de las fibras y no algún material extraño.[7]

Pasta termomecánica

los troncos se cortan en astillas que son lavadas, enseguida se calientan y se meten con agua a presión al refinador. r. El refinador consta de dos discos de contrarrotación, ambos con canales radiales desde el centro hasta el borde exterior. Los mencionados canales van estrechándose conforme se aproximan al borde del disco. Las astillas reblandecidas son introducidas entonces por el centro y, gracias a la
acción de los discos, se separan en fibras individuales al alcanzar el borde exterior de éstos. [7]


Pasta química: También denominada pasta Kraft – Procedimiento al sulfato:


Los troncos descortezados son cortados en astillas y lavadas antes de pasar a la etapa de fabricación de pasta. Las astillas se introducen en un amplio recipiente de cocción llamado digestor. Se añaden productos químicos para disolver la lignina y liberar las fibras. El proceso se propicia aumentando la temperatura del digestor hasta los 150-200°C. A continuación, la pasta se criba y se extraen los haces de fibras que no se han separado, lavándose seguidamente para eliminar cualquier resto químico, arena o polvo. [7]

Composición de una hoja de papel

Todo papel está compuesto de tres materiales básicos: fibras, cargas y aditivos.

FIBRAS – La fibra es un material vegetal que desde sus inicios se extraía de plantas como el algodón, la cebada, el lino, etc. A partir del siglo 19, se comenzó a usar la madera que es el material de celulosa de mayor importancia en la actualidad. En consecuencia, cualquier compuesto que contenga celulosa en un porcentaje adecuado, puede ser útil para la fabricación del papel. Existen dos tipos de fibras: la fibra larga y la fibra corta.[2]



CARGAS – Las cargas son elementos minerales, tales como Talco, Calcio y Caolín, los que quedan retenidos entre las fibras. Al tener una mayor densidad que la celulosa, las cargas varían el peso específico del papel, por lo tanto su porcentaje debe ser controlado según el papel que se desea fabricar.
Ejemplo: Papel Voluminoso = Menos carga[2]


ADITIVOS Además de las fibras y de las cargas, el papel contiene aditivos, algunos de ellos específicos, para conseguir características determinadas. Los más utilizados son los siguientes:[2]


a.- Encolado: Ayuda a impermeabilizar el papel. Existen dos tipos de encolado:


Encolado en masa: mayor resistencia a la humedad.
Encolado superficial: mejora el realce de las tintas


b.- Colorantes: Son los responsables de dar color al papel.


c.- Blanqueadores ópticos: Ayudan a dar mayor blancura al papel.[2]

La lignina

La lignina es un polímero, formado por unidades de fenil propano cuyos enlaces son fáciles de hidrolizar por vía química o enzimática. en las plantas se encuentra unida a la hemicelulosa y rodeando a las fibras compuestas por celulosa. Es responsable  a la rigidez de las plantas y de su mecanismo de resistencia al estrés.[4]

En el papel es necesario eliminarlas pues reaccionan a la luz y tornan de amarillo el papel, es la responsable de la vejez del papel.[4]


Composición de la naranja

La naranja está conformada en gran cantidad por agua, contiene niveles moderados de proteína, se le considera una fuente de fibra y vitamina C . También se encuentran pequeñas cantidades de compuestos bioactivos, como terpenos, ácidos fenólicos.[3]

El albedo de la cáscara es rico en celulosa, hemicelulosa, lignina, sustancias pécticas y compuestos fenólicos    [3]

Otras fibras para la elaboración de papel

Banano (Musa paradisiaca L.)

El banano (Musa paradisiaca L.) Puede aprovecharse toda la planta de banano para la extracción de fibras en la elaboración de papel, especialmente las fibras del pinzote o raquis (parte de la planta que crece desde el centro del pseudo tallo y se desarrolla al exterior de la planta, conformando un tallo independiente del que nace la fruta).[1]

El color del papel que se obtiene con esta fibra es un café claro o beige con un lustre muy llamativo. Esta especie tiene apariencia de árbol, pero es una planta herbácea gigante y pertenece a la familia de las Musáceas. [1]

En la extracción química de la fibra de banano, se puede afirmar que los factores, cantidad de NaOH y tiempo de cocción, influyen significativamente, en la cantidad de lignina residual en el papel. Es decir, de e el cambio de nivel de estos dos factores afecta la cantidad de lignina residual en el papel. [1]

El mejor tratamiento de extracción química de la fibra de banano corresponde a 15% de NaOH y 100 minutos de cocción, pues, con este tratamiento se logra un valor promedio de 4,64% de lignina residual y una resistencia a la explosión de 142,02 Kpa. (La resistencia a la explosión se define como la presión hidrostática en Kpa. necesarios para producir ruptura del material cuando se aplica un incremento de presión controlada sobre un diafragma de área circular de 3,05 cm. de diámetro.) [1]

El rendimiento en cuanto a la preparación de pulpa y formación de papel, para la fibra de banano es de 81,40%  

Ananas comosus (L.) Merr

El contendido de holocelulosa en las hojas de la corona de piña se encuentra en el rango de los materiales usados para la producción depapel; en cuanto al contenido de lignina, éste es un valor bajo comparándolo con los valores para otras fibras. Alrededor del 57% de la pulpa de las hojas de la corona de piña se compone de material fino y parénquima, el 22% lo representan las fibras largas que superan hasta los 2 mm de longitud pero éstas poseen una pared celular de media a gruesa, por lo que la gran cantidad de finos afecta al papel en su drenaje, además de tenerun índice de explosión bajo y un papel poco poroso.[5]

 La mejor calidad de pulpa, se obtuvo al tratarse la hoja de la corona de piña con 19% NaOH con respecto al material fibroso base seca y un hidromódulo de 8:1.El rendimiento total fue aproximadamente del 40%. .[5]

Cabuya (Furcraea andina Trel.)

Esta es una planta que crece en forma silvestre o cultivada en los valles y laderas de los Andes, pertenece a la familia de las Agavaceaes. [1]

En la extracción química de la fibra de cabuya, se puede afirmar que los factores, cantidad de hidróxido de sodio y tiempo de cocción no influyen significativamente en la cantidad de lignina residual en el papel. Es decir, que el cambio de nivel de cualquiera de estos factores no afecta a la cantidad de lignina residual presente en el papel. [1]

Sin embargo  La eficiencia de la extracción química de las fibras, mostró un papel hecho a mano con un contenido de 5,61% de lignina residual y 79,20 Kpa. de resistencia a la explosión  en las condiciones de 10% de NaOH y 100 minutos de cocción. [1]

El rendimiento en cuanto a la preparación de pulpa y formación de papel, para la fibra de cabuya es de 81,22%.          [1]

Bibliografía

[1]Aguilar, J. R. (2007). EXTRACCIÓN DE FIBRAS NO LEÑOSAS: CABUYA(Furcraea Trel.) Y BANANO (Musa paradisiaca L.) PARA. Revista Iberoamericana de Polímeros , 89-98

[2]bighermanos.wordpress.com. (s.f.). bighermanos.wordpress.com. Recuperado el 21 de 05 de 2015, de bighermanos.wordpress.com: https://bighermanos.wordpress.com/2007/06/12/composicion-del-papel/.

[3]catarina.udlap.mx. (s.f.). Recuperado el 20 de 05 de 2015, de catarina.udlap.mx: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lia/velazquez_n_mj/capitulo4.pdf

[4]Eldred, Nelson, “Chemistry of paper”, en Chemistry for the Graphics arts, Graphic Arts Technical Foundation, 1992, cap. 7, pp. 199-224.Heller, Jules, “About paper” en Paper Making, Watson-Guptill Publication, New York, Cap. 12, pp. 184-199.

[5]HERNÁNDEZ ORTEGA, M. (2008). ELABORACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DEL PAPEL ARTESANAL DE LA CORONA DEL FRUTO DE DOS VARIEDADES DE PIÑA Ananas comosus (L.) Merr. Edo. de México.

[6]Pizarro, V. (s.f.). www.veoverde.com. Recuperado el 7 de mayo de 2015, de www.veoverde.com: https://www.veoverde.com/2013/06/conoce-la-fabricacion-del-papel-desde-que-es-un-arbol/

[7]SCA. (s.f.). Fabricación de papel. Recuperado el 22 de 05 de 2015, de Fabricación de papel: http://www.sca.com/Global/Publicationpapers/pdf/Brochures/Papermaking_ES.pdf?epslanguage=en

[8]Texto científico. (28 de 12 de 2005). Texto científico. Recuperado el 17 de 05 de 2015, de Texto científico: http://www.textoscientificos.com/papel/historia