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Valorization of Agroindustrial Waste from Tobacco (Nicotina Tabacum L.), Using it in Mixtures with Recycled Cellulosic Pulp, Office and Newspaper Paper for the Preparation of Molded Products

Valorización del residuo agroindustrial del tabaco (Nicotina Tabacum L.), utilizándolo en mezclas con pulpa celulósica reciclada, de papel de oficina y diario, para la elaboración de productos moldeados

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https://revistas.tec.ac.cr/index.php/tec_marcha/article/view/700510.18845/tm.v38i2.7005
Author
Albarrán-Molina, Eyra María
Quintero, Israel
Metadata
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Description
 
Lignocellulosic biomass refers to organic materials from plants and trees that contain cellulose, hemicellulose and lignin, which are firmly intertwined and chemically bonded in their cell walls. Additionally, these materials may contain other compounds such as extractives and foreign materials. Cellulose, hemicellulose and lignin are also the main components of natural fibers, which come from various resources such as wood, recycled fibers and agricultural biomass waste such as canola, wheat, rice and hemp straw. These fibers are mainly used for the manufacture of molded pulp products. Tobacco cellulose has similar properties to other cellulose sources, such as wood, and can be used to produce paper and other cellulose-based products. The fibrous material used in this study comes from agroindustrial tobacco waste (Nicotina tabacum L.), which was mixed with recycled cellulose pulp, from office and newspaper paper, for the production of moldable products. To transform the tobacco waste into particles, the hammer mill brand: CONDUX-WERK Wolfgang bei Hanau and model: LHM 20/16 was used. With a motor of: 1.5 Kilowatts / 2.01 HP Mechanical Horsepower, 380 V, 2820 rpm, 0.88 Cos Phi and 50 Hz. The factors selected for the experimental design of this study were the different types of paper used in the mixture: newsprint, office paper and tobacco, and said experimental design was carried out using the Statgraphics simulation software. The preparation and characterization of the raw material (tobacco, Nicotiana tabacum L.) was carried out using the Technical Report NREL/TP-510-42620 standards; where 70 g of each sample were weighed and then processed using the knife mill; These samples were sieved on a set of stacked sieves, where the upper one was 20 mesh and the lower one was 80 mesh. Thus, for the determination of moisture in this biomass, as well as for the determination of structural carbohydrates and lignin in biomass, the standards established in the Technical Report NREL/TP-510-42620 were also used, and for the determination of extractives in biomass, the standards established in the Technical Report NREL/TP-510-42619 were used. To prepare the tobacco fibers, a disc refiner, THE BAUEP BROS brand, was used. CO and model: 148-2, speed 2890 rpm. For the formation of the molds, a molding equipment was used and the corresponding tests were carried out according to the TAPPI T 402 sp-98 standard “Standard conditioning and testing atmospheres for paper, board, pulp handsheets, and related products”. In general, the results indicate that the tobacco (Nicotina tabacum L.) biomass sample has a high content of cellulose and hemicellulose (glucan and xylans), as well as a significant content of lignin; the average cellulose content being 32.61%, while hemicellulose 17.97% and lignin represents 20.71% of the cell wall composition; and a content of 13.58% of extractives and 10.11% of inorganic components.
 
La biomasa lignocelulósica se refiere a los materiales orgánicos provenientes de plantas y árboles que contienen celulosa, hemicelulosa y lignina, los cuales están firmemente entrelazados y unidos químicamente en sus paredes celulares. Además, estos materiales pueden contener otros compuestos como extractivos y materiales extraños. La celulosa, hemicelulosa y lignina también son los principales componentes de las fibras naturales, que provienen de diversos recursos como madera, fibras recicladas y desechos de biomasa agrícola como la paja de canola, trigo, arroz y cáñamo. Estas fibras se utilizan principalmente para la fabricación de productos de pulpa moldeada. La celulosa del tabaco tiene propiedades similares a las de otras fuentes de celulosa, como la madera, y se puede utilizar para producir papel y otros productos basados en celulosa. El material fibroso empleado en este estudio proviene de residuos agroindustriales del tabaco (Nicotina tabacum L.), los cuales fueron mezclados con pulpa celulósica reciclada, de papel de oficina y diario, para la elaboración de los productos moldeables. Para transformar los residuos de tabaco a partículas se empleó el molino de martillo de marca: CONDUX-WERK Wolfgang bei Hanau y modelo: LHM 20/16. Con un motor de: 1,5 Kilowatts / 2.01 HP Caballos de Fuerza Mecánicos, 380 V, 2820 rpm, 0.88 Cos Phi y 50 Hz. Los factores seleccionados para el diseño experimental de este estudio fueron los diferentes tipos de papel utilizados en la mezcla: papel de diario (papel periódico), papel de oficina y tabaco y dicho diseño experimental se realizó mediante el software de simulación Statgraphics. La preparación y caracterización de la materia prima (el tabaco, Nicotiana tabacum L.) se llevó a cabo mediante las normas Technical Report NREL/TP-510-42620; en donde fueron pesadas 70 gr de cada muestra y luego procesadas mediante el molino de cuchillas; dichas muestras fueron tamizadas en un conjunto de tamices apilados, donde el superior de malla 20 y el inferior de malla 80. Así pues, para la determinación de humedad de esta biomasa, así como para la determinación de carbohidratos estructurales y lignina en biomasa, se emplearon también las normas establecidas en el Technical Report NREL/TP-510-42620, y para la determinación de extractivos en la biomasa, se emplearon las normas establecidas en el Technical Report NREL/TP-510-42619. Para la preparación de las fibras de tabaco, se utilizó un refinador de disco, marca THE BAUEP BROS. CO y modelo: 148-2, velocidad 2890 rpm. Para la formación de los moldes, se empleó un equipo moldeador y se realizaron los ensayos correspondientes de acuerdo a la norma TAPPI T 402 sp-98 “Standard conditioning and testing atmospheres for paper, board, pulp handsheets, and related products”. En general, los resultados indican que la muestra de biomasa del tabaco (Nicotina tabacum L.) tiene un alto contenido de celulosa y hemicelulosa (glucano y xilanos), así como un contenido significativo de lignina; siendo el contenido promedio de celulosa 32,61%, mientras que la hemicelulosa 17,97% y la lignina representa el 20,71% de la composición de la pared celular; y un contenido del 13,58% de extractivos y del 10,11% de componentes inorgánicos.
 
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Tecnología en marcha Journal; 2025: Vol. 38 Núm. 2: Abril-Junio 2025; Pág. 152-169 , Revista Tecnología en Marcha; 2025: Vol. 38 Núm. 2: Abril-Junio 2025; Pág. 152-169 , 2215-3241 , 0379-3982 .
URI
https://hdl.handle.net/2238/18260
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Collections
  • Tecnología en Marcha [1993]

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