Revista de Divulgación Científico-Tecnológica del Gobierno del Estado de Morelos

Notas

La cascarilla de arroz: Un excelente sustituto de la madera

Por: Dr. René Salgado Delgado
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http://www.itzacatepec.edu.mx
Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica
Instituto Tecnológico de Zacatepec

A través del tiempo, la madera ha constituido la base primordial para el desarrollo tecnológico de la humanidad, debido a su ligereza, resistencia mecánica y resistencia al impacto. Su uso ha variado de acuerdo a las necesidades de el ser humano en las diferentes épocas. La madera se encuentra catalogada como un material compuesto, resultado de la unión de dos o más componentes distintos entre sí, debido a su composición y características físicas y químicas.

Con la finalidad de poder detener la tala inmoderada de árboles han surgido nuevos materiales sustitutos entre los que destacan los polímeros sintéticos. Con los cuales, la industria de los materiales ha tomado mayor auge y representan una solución a sus problemas económicos, tecnológicos y ambientales.

La cascarilla de arroz no presenta propiedades nutritivas significativas

En la literatura podemos encontrar diversos materiales compuestos elaborados a partir de matrices poliméricas (polipropileno y poliéster, entre otros) y diversas cargas(fibras orgánicas, inorgánicas; naturales y sintéticas). El propósito de obtención de estos materiales compuestos es el de lograr sustitutos de la madera con propiedades especiales que reditúen en beneficios en cualquiera de sus aplicaciones. Además, el arroz es uno de los alimentos más comunes e importantes en el mundo por lo que se generen altas producciones anuales. Sólo en nuestro país, en el año dos mil dos se registró una producción de 450 mil toneladas de arroz-cáscara de las cuales el 20 % representó a la cascarilla de arroz (90 mil toneladas anuales).

Si consideramos que la cascarilla de arroz no presenta propiedades nutritivas significativas, que presenta un alto contenido de Dióxido de Silicio (SiO2), lo cual lo hace imposible de ingerir como alimento, además de contener un bajo contenido de celulosa (40% aproximadamente), presenta un valor nulo por ser desecho y no se le ha dado un uso adecuado para conferirle un valor agregado y por esto existe la factibilidad de poder utilizarlo como carga o relleno en una matriz polimérica, la cual es el medio donde se inunda la cascarilla de arroz, misma que está compuesta por miles de cadenas poliméricas y un polímero, por ejemplo en la mezcla de resistol blanco con un poco de arena, el resistol es la matriz polimérica y el segundo componente es la carga y de la unión de éstos dos elementos se obtiene material compuesto.

Este sustituto de la madera, no se quema, no le penetra la humedad y tiene mucha resistencia

De 1994 a la fecha, en el departamento de Ingeniería Química y Bioquímica del Instituto Tecnológico de Zacatepec (ITZ) se abrió una línea de investigación en materiales compuestos, donde nace el proyecto Material Compuesto Celulósico de Cascarilla de Arroz (MACOCEL-CA) en el cual se utiliza la cascarilla de arroz como carga reforzante inmersa en una matriz polimérica.

La cascarilla de arroz, por sus características químicas, presenta un carácter hidrofílico, es decir, tiene afinidad con el agua, presentando un 10 por ciento de humedad. Asimismo la matriz polimérica demuestra un carácter hidrofóbico, una mala compatibilidad con la humedad. El reto consiste en poder compatibilizar químicamente la cascarilla de arroz con la matriz. Para ello, en las investigaciones realizadas por el equipo de trabajo compuesto por el Dr. René Salgado Delgado, el Dr. Alberto Álvarez Castillo y el Dr. Edgar García Hernández en colaboración con CFATA-UNAM , se ha logrado obtener un material compuesto que no se quema tan fácilmente lo que le hace adquirir un carácter ignífugo, no le penetra la humedad confiriéndole un propiedad hidrofóbica y muestra una magnifica resistencia a esfuerzos aplicados. Este nuevo material puede sustituir perfectamente a la madera y puede utilizarse para elaborar muebles, divisiones en paredes, losetas y duela, entre otras.


¿Cómo se obtiene este aglomerado?

La cascarilla de arroz se muele y obtiene un tamaño fino, para ello se utiliza un tamiz que es una coladera con diámetro de orificio controlado. Posteriormente, la cascarilla es sometida a un proceso químico especial para compatibilizar la fibra con la matriz polimérica y obtener que la unión de la fibra con la matriz sea físico-química para obtener un aglomerado con características especiales.

En caso de no lograr una unión química entre la matriz y la cascarilla es factible que el material sea poco resistente a la humedad y quebradizo

Una vez tratada la cascarillla, se toma una porción de esta en una batidora industrial y se agrega la matriz polimérica y se mezcla hasta obtener una pasta homogénea. Posteriormente, la mezcla es sometida a un proceso de preformado donde se deposita ésta sobre un molde que se encuentra acoplado a una prensa neumática, donde después de otros procesos se llega a la obtención del aglomerado.

¿Qué otra utilidad tiene la cascarilla de arroz?

De acuerdo a sus características fisico-químicas en China por ejemplo, por tratarse de un material orgánico, la utilizan para regenerar las tierras de cultivos a través de compostas (abono); en Colombia, por su poder calorífico, la usan como combustible en ladrilleras y en México por sus características físicas la emplean en granjas avícolas generando camas donde se engorda a los pollos.

Debido a la poca atención que se le da a la cascarilla de arroz para poder aplicarla y otorgarle un valor agregado apropiado, no se le ha dado un uso final provechoso, aunque algunos países le den ciertas aplicaciones. Cabe señalar, que ninguna de ellas demanda la producción total de cascarilla que se genera en el mundo.