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7/22/2019 76-AnlisisQumicodeRecursosFibrosos

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Anlisis Qumico de la madera. varlos Eduardo Nez. cenunez.com.ar. 2008

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Texto utilizable para la Tecnicatura Universitaria en Celulosa y Papel y para la orientacinen Celulosa y Papel de la carrera de Ingeniera Qumica de la Facultad de Ciencias Exac-

tas, QyN de la Universidad Nacional de Misiones.

En este documento se describirn las caractersticas bsicas del anlisis qumico que se lehace a los tejidos vegetales lignificados con el objetivo del conocimiento de su calidad para su uti-lizacin en la fabricacin de pulpa para papel. Incluye, adems de la madera, materiales no leo-sos como el bamb y el bagazo de la caa de azcar.

Es conveniente aclarar que algo tan complejo como el anlisis qumico de la madera no puedesistetizarse en pocas pginas, y que por otro lado no es parte del perfil de los alumnos de estoscursos saber hacer estas tareas, por lo que lo que el objetivo es que este escrito sirva de ilustra-cin general de la problemtica.

Dado el carcter de materiales naturales, poseen frecuentemente variaciones considerables decomposicin qumica de acuerdo al sitio del tallo que se considere, su antigedad, su procedenciay su historia, es decir en las condiciones externas en las que la planta ha crecido. Por ello es su-mamente importante realizar un muestreo adecuado que implica frecuentemente tomar muestrasde varias alturas y de muchos individuos, si se estudia una plantacin como un solo conjunto.

Ello hace, en el caso de las maderas, la necesidad de apear una cantidad significativa de rbo-les, con el costo consiguiente que ello conlleva.

COMPOSICIN TPICA DE LA MADERA

La figura 1 representa una composicin tpica demaderas, aclarando que individualmente puede habersignificativas desviaciones de estos valores. En gene-ral las conferas suelen tener menos hemicelulosas yms lignina que las latifoliadas.

La celulosa, las hemicelulosa y la lignina son sus-

tancias polimricas que conforman la pared celular.Los extractivos por el contrario estn compuestos demolculas pequeas, que provienen de las sustanciasde proteccin que los rboles segregan como taninoso resinas, y del metabolismo de las clulas vivas: pro-tenas, azcares, esteroles, etc.. Es por eso que se

denominan extractivos porque se pueden extraer por medio de solventes. La celulosa, que es elprincipal componente de la pared celular, es una macromolcula formada por polimerizacin deunidades glucosas. Su nombre proviene de clula.

Figura N 1 Composicin tpica de la madera


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El trmino lignina viene del latn

lignus que significa leo, porque lalignina es lo que hace leosos a lostejidos de las maderas y de otros ta-llos vegetales de carcter rgido.

La lignina es una macromolculaconformada por monmeros aromti-

cos que se pueden consideras pro-veniente de los aldehdos parahi-droxibenzaldehdo 1; ferlico 2 y si-npico 3, de la figura 2.

Las hemicelulosas, como la celulo-sa, son polisacridos, pero en estecaso no llegan a ser macromolculas

por su pequeo tamao, del orden de 20 a 300 unidades, a diferencia de la celulosa que puedellegar a varios miles. Su nombre proviene de que inicialmente se pens que eran molculas de ce-lulosa a medio sintetizar, aunque luego se vio que en realidad estaban compuestos por cinco az-cares simples, xilosa, galactosa, arabinosa, glucosa y manosa; cidos urnicos y unidades aceti-los.

ANLISIS QUMICO DE LA MADERA

Es conveniente aclarar el significado de algunos trminos antes de continuar. En los ltimostiempos se ha puesto de moda utilizar la palabra test de origen ingls, que es ambigua para dis-tinguir el tipo de accin que se realiza. Por ello se deber aclarar lo siguiente.

En castellano se usa la palabra determinacin para hablar de una accin nica, por ejemplo sedice determinacin de lignina o determinacin del grado de blancura, en ambos casos cuando elobjetivo es conocer las caractersticas del objeto de estudio. La suma de las determinaciones conlas que se obtiene la composicin del objeto se denomina anlisis, es decir que si decimos anli-sis estamos considerando la divisin o separacin ms o menos completa de algo en partes me-

nores que la componen. En el caso de la determinacin de grado de blancura, no estamos anali-zando el material sino midiendo solamente una de sus propiedades.El trmino ensayo debe usarse cuando se efectan acciones sobre el objeto de estudio para

medir su comportamiento como material de uso en alguna otra actividad. Por ejemplo se dice en-sayo de resistencia a la traccin o ensayo de prdida de blancura por exposicin a la luz.

ANLISIS SUMATIVO

Se denomina as el anlisis que trata de determinar la composicin real y completa de los pro-ductos leosos para distinguirlo de aquellas referidas a bases ficticias o que no abarcan al total delmaterial. En este caso se entiende que la suma de las determinaciones porcentuales individuales

tendr que ser de 100%.Un anlisis sumativo completo con una sola repeticin puede durar entre cuatro das y una se-mana e insumir unas 40 - 60 horas de un operador especializado.

Preparacin del materialEl total de rodajas que conforman la muestra a analizar deben descortezarse y extraerse de

ellas un sector proporcional a su masa relativa. Dichos sectores se chipean, habitualmente deforma manual, y los fragmentos se muelen en un molino tipo Willey, es decir de cuchillas girato-

Figura N 2. Los tres monmeros formadores de lalignina

p-hidroxiben- aldehdo siringal-


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rias. El aserrn debe pasar en su totalidad por malla de 40 mesh. El aserrn as preparado se secaal aire y se guarda en bolsas hermticas debidamente rotuladas.

Determinacin de soluble en alcohol bencenoLa primera extraccin que se le hace al material es en una mezcla de dos partes de benceno y

una parte de etanol. Con ella se extraen todas las sustancias de baja polaridad como resinas, ci-dos grasos, hidrocarburos, parte de los tanimos, etc.. Se realiza en estractor tipo Sohxlet por un

tiempo del rden de las cuatro horas.

Determinacin de solubles en agua calienteAl material extrado en alcohol - benceno se lo trata con agua a bao Mara por tres horas. El

agua caliente disuelve todos los extractivos que no fueron solubles en la etapa anterior. Incluye elresto de los taninos, azcares, aminocidos, alcoholes, etc. Para calcular el valor de esta determi-nacin se debe tener en cuenta que no se trabaj con la muestra original sino con la que ya fueextrada con alcohol benceno. Se considera que la suma de solubles en alcohol benceno y aguacaliente corresponde al total de extractivos que posee la madera.

Determinacin de lignina insoluble en cidoLa lignina se determina por el mtodo de Klason que consiste en tratar el aserrn extrado con

alcohol benceno y agua caliente, con una solucin del cido sulfrico fro al 72%. En esas con-diciones la lignina se condensa y queda insoluble en su mayor parte, y los polisacridos se sacari-fican hasta azcares simples que son solubles. Despus de este primer tratamiento se efectauna segunda hidrlisis hirviendo la mezcla previamente diluda al 3% por cuatro horas. Con estasegunda instancia se consigue degradar parte del complejo hemicelulosa lignina que quedabaen la fraccin insoluble y condensar gran parte de la lignina soluble de la fase acuosa.

Determinacin de lignina soluble en cidoEn las latifoliadas una parte de la lignina queda soluble a pesar de los dos tratamientos de

hidrlisis que se realizaron. Para determinarla se realiza una determinacin de su concentracinpor medio de la absorbancia de la solucin en el ultravioleta a 210 nm, dado que se conoce la ab-sortividad de la lignina soluble que es constante. El valor de lignina que permaneci insoluble esde 0,1% en las conferas y entre 1,5 y 6% en las latifoliadas.

Lignina totalLa lignina total se calcula sumando la lignina soluble e insoluble en cido.

CelulosaLa determinacin de celulosa es dificil dada su composicin semejante a los otros polisacridos.

Existen slo dos mtodos suficientemente confiables para su determinacin, que son el denomi-

nado -celulosa y el de Saifert. El primero que es el de referencia, es de muy larga y laboriosa de-

terminacin, por lo que habitualmente se utiliza el de Saifer que posiblemente de resultados algoms altos.

La celulosa Saifert se determina tratando el aserrn a bao Mara y con reflujo con una mezclade acetilacetona, cido clorhdrico y dioxano por media hora. El material resultante se lava poste-riormente con varios solventes y se seca.

RESULTADO DE ANLISIS DE MADERAS


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En la tabla n 1 se dan algunos resultados de anlisis sumativos de maderas de la Mesopota-mia Argentina.

El Eucalyptus grandiscorresponde a madera de Corrientes, el E. globulusa una plantacin dela Provincia de buenos Aires, Cordia trichotomadenominado comunmente Peteriby es el promediode cinco rboles de Misiones y Pinus elliottii y P. taedaa tres rboles cada uno del Alto Paran.

Tabla N 1 Ejemplos de anlisis de maderas de la regin.

DeterminacionesEucalyp-

tusgrandis

Eucalyp-tus

globulus

Cordiatrichoto-

ma

Pinustaeda

Punuselliottii

SumativasSoluble en alcohol-benceno (T204 cm-97) 1,81 1,6 4,0 1,8 1,9

Soluble en agua caliente (T207 cm-99)* 1,20 1,9 2,1 3,9 2,7

Total extractivos 3,01 3,5 6,1 5,7 4,6

Lignina insoluble (T222 cm-98) 25,8 20,4 28,1 27,0 26,4

Lignina soluble (Tappi UM 250) 2,8 4,4 1,1 0,2 0,2

Lignina total 28,6 24,8 29,2 27,2 26,6

Celulosa (Seifert) 43,8 44,0 47,1 47,6 46,2

Hemicelulosas (por diferencia) 27,4 27,6 17,6 19,5 22,6No sumativasCenizas a 525C (T211 om-93) 0,43 0,4 0,2 0,2

Soluble en alcohol (T204 cm-97) 2,72 2,4

Soluble en NaOH 1% (T212 om-98) 16,9 15,5

Versin de marzo de 2008

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