Efecto de la concentración de nanocelulosa y almidón en las características texturales, morfológicas y térmicas de un aerogel

La agroindustria en la región La Libertad, Perú, genera grandes volúmenes de residuos lignocelulósicos como semillas, cáscaras y bagazos, los cuales, a pesar de su alto valor en polisacáridos y fibras, suelen ser desechados sin un proceso de valorización adecuado. Este problema ambiental se agrava por la persistente dependencia del sector de envases y embalajes en materiales plásticos derivados del petróleo, que son difíciles de degradar y altamente contaminantes. Frente a este panorama, se vuelve urgente desarrollar alternativas sostenibles que promuevan el uso eficiente de residuos locales y contribuyan a reducir el impacto de los polímeros sintéticos en el ambiente. En respuesta a esta necesidad, el presente proyecto de tesis plantea la elaboración de aerogeles biodegradables a partir de residuos agroindustriales de palta (Persea americana) y espárrago (Asparagus officinalis), los cuales serán transformados en almidón y nanocelulosa, respectivamente. Los aerogeles son materiales porosos, ultraligeros y funcionales, con aplicaciones potenciales en empaques activos, aislamiento térmico, tratamiento de aguas y sistemas de liberación controlada. Su elaboración a partir de biopolímeros renovables ofrece ventajas como bajo impacto ambiental, biodegradabilidad y posibilidad de producirse a partir de insumos locales, promoviendo la economía circular. El objetivo central de la investigación es evaluar el efecto de diferentes concentraciones de almidón (5%, 10%, 15%) y nanocelulosa (0.25%, 0.50%, 0.75%) en las propiedades texturales, morfológicas y térmicas de aerogeles fabricados mediante técnicas de gelificación y liofilización. Para ello, se aplicará un diseño experimental factorial 3×3, y se realizarán caracterizaciones fisicoquímicas con herramientas como espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), microscopía electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (XRD), análisis termogravimétrico (TGA), calorimetría diferencial de barrido (DSC) y ensayos de textura. Asimismo, se evaluará el comportamiento de los aerogeles en medio acuoso, midiendo su capacidad de hinchamiento y estabilidad estructural. La extracción de almidón se realizará a partir de semillas de palta mediante tratamiento con metabisulfito de sodio, molienda, decantación y secado. Por su parte, la nanocelulosa será obtenida a partir de cáscaras de espárrago utilizando tratamiento alcalino, blanqueamiento y oxidación mediada por TEMPO. Los materiales resultantes serán caracterizados para garantizar su pureza y funcionalidad antes de ser utilizados en la formulación de los aerogeles. Posteriormente, los aerogeles serán fabricados con la adición de glicerol como plastificante, congelados y secados por liofilización. Se espera que los resultados permitan identificar formulaciones óptimas que ofrezcan estructuras porosas estables, mecánicamente resistentes, térmicamente aislantes y compatibles con aplicaciones en empaques biodegradables, filtros o aislantes. Asimismo, la implementación de este tipo de biomateriales puede representar una solución viable, accesible y replicable para pequeños productores y empresas agroindustriales interesadas en cerrar sus ciclos productivos y generar valor agregado a partir de sus residuos. Este trabajo no solo contribuirá con nuevo conocimiento en el campo de los materiales bio-basados, sino que también sentará las bases para futuras líneas de investigación y transferencia tecnológica en el desarrollo de productos amigables con el ambiente. Al integrar técnicas avanzadas con recursos disponibles en el entorno local, la propuesta aporta significativamente al impulso de modelos productivos sostenibles, a la vez que fortalece la investigación aplicada en ciencia y tecnología de materiales en el país.

GUEVARA LESCANO ,JONATHAN MAYER