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Elaboración de la Lignina como Antioxidante PDF Imprimir Correo

Un antioxidante es una molécula capaz de retardar o prevenir la oxidación de otras moléculas, este es un proceso químico de transferencia de electrones de una sustancia a un agente oxidante, estas reacciones de oxidación pueden producir radicales libres que comienzan en cadena dañando las células, este proceso termina quitando intermedios del radical libre e inhiben otras, oxidándose ellos mismos. Los antioxidantes son ampliamente utilizados como ingredientes en suplementos dietéticos con la esperanza de mantener la salud y de prevenir enfermedades como el cáncer y la cardiopatía isquémica. 


Antioxidantes Industriales

 Pequiven

Son comunes las actividades en la industria petroquímica donde se requiere o entran en juego fenómenos de estabilización, en especial el uso de aditivos antioxidantes para prevenir y/o evitar el proceso de degradación del material polimérico, productos necesario para la realización de materiales para uso industrial. Debido a ello, día a día surgen nuevas estructuras químicas que permitan formular nuevos aditivos para atacar así los problemas en la petroquímica.

Con el objeto de proteger el material polimérico de la degradación oxidativa es a través de adición de agentes antioxidantes en combinación con los estabilizantes de luz ultravioleta (UV).  La función de los estabilizantes es la de proteger al polímero de la degradación promovida por la radiación solar. Los sistemas que se encuentran estabilizados con aditivos antioxidantes se utilizan ampliamente en la industria de los plásticos para la fotoestabilización de poliolefinas. Los antioxidantes usados por excelencia en estas situaciones son los fenoles estéricamente impedidos y las aminas aromáticas.


Lignina como Agente Antioxidante

La palabra lignina proviene del término latino lignum, que significa madera, ellas se encargan de engrosar el tallo y está formada por la extracción irreversible del agua de los azúcares, creando compuestos aromáticos. Este componente de la madera realiza múltiples funciones que son esenciales para la vida de las plantas. Químicamente, la lignina es un polímero tridimensional amorfo constituido a partir de unidades fenilpropano que se unen entre sí por enlaces tipo alquil-aril-éter o carbono-carbono.

La lignina representa entre un 20 % hasta un 35 % de la masa de la madera, según el tipo de ésta. Industrialmente para hacer el papel u otros productos derivados es necesario retirar la lignina de la madera, de allí que las diferentes productoras de pulpa, papel y cartón en Venezuela derivan anualmente abundantes volúmenes de licor negro, el cual contiene gran cantidad de lignina, este licor ocasiona un potencial problema de contaminación ambiental que afecta a los diferentes países que son productores de pulpa.

Varios estudios se han realizado para evaluar la capacidad de la lignina como agente antioxidantes en muestras de polímeros, con la finalidad de prevenir la degradación de esta matriz polimérica, dándole un tiempo más prolongado de vida útil.

 

Profa. Piña con estudiantes

La profesora Irama Piña, investigadora del Laboratorio de Análisis Químico – Electroquímica (LAQE) de la Facultad de Ingeniería, comenta que su programa de investigación subvencionado por Condes, intitulado “Desarrollo de Métodos Analíticos para la Evaluación de Lignina como Antioxidante” forma parte de su tesis doctoral. Adscrito a la línea de investigación “Desarrollo de métodos de análisis químicos instrumentales”.

Este Programa se encuentra dividido en dos proyectos: “Desarrollo de un método analítico para la determinación de fenoles totales en muestras de lignina por espectroscopia Uv-vis” y “Métodos termoxidativa para muestra de polietileno con lignina por calorimetría diferencial barido”.

El primer proyecto inicia en el desarrollo de un procedimiento para evaluar la cantidad de fenoles totales en la lignina por la técnica de espectrometría de absorción molecular UV-Vis y el segundo proyecto en el método por análisis térmico para evaluar la actividad antioxidante de la lignina extraído del licor negro proveniente de la industria papelera.

Para entender un poco más del tema, se extrae la lignina del licor negro, desecho de la industria papelera, y se analiza con diferentes métodos analíticos, entre ellos se aplica el método de Espectrofotometría ultravioleta-visible (UV-VIS), esta técnica se emplea para identificar algunos grupos funcionales de moléculas y para determinar el contenido y fuerza de una sustancia. Se aplica de manera general en la determinación cuantitativa de los componentes, de soluciones de iones de metales de transición y compuestos orgánicos altamente conjugados. Esta práctica es utilizada para cuantificar la cantidad de fenoles totales que presenta la macromolécula lígnica a través del uso del reactivo de Folin-Colicateu.

Al mismo tiempo se está empleando el procedimiento de Calorimetría Diferencial de Barrido, para evaluar la capacidad antioxidante de la lignina en muestras de polímero. Esta técnica termo analítica se basa en la diferencia de calor entre una muestra y una referencia de la medida como una función de la temperatura. La muestra y la referencia son mantenidas aproximadamente a la misma temperatura a través del experimento. 

 

De acuerdo con las capacidades antioxidantes brindadas por los distintos tipos de aditivos comerciales añadidos en la matriz polimérica, surge la necesidad de compararlas con las proporcionadas por el polímero natural lignina.

Para concluir la profesora Piña insistió en afirmar que en el programa de investigación, “Desarrollo de Métodos Analíticos para la Evaluación de Lignina como Antioxidante”, se persigue desarrollar métodos analíticos que permita evaluar la capacidad antioxidante de la lignina; estos métodos se basan en técnicas de análisis térmicos y espectrometría de absorción molecular UV-Vis, que consiste en evaluar dicho producto lígnico. Asimismo, se quiere obtener un buen método de análisis químico para evaluar la capacidad como antioxidante de la lignina en la matriz polimérica con respecto a las muestras de polietileno que contengan aditivos comerciales.

 

Los resultados esperados en este programa, es obtener un método analítico que nos permita evaluar la lignina como un estabilizante antioxidante, debido a  la presencia de un gran número de especies fenólicas en su estructura, por lo que esta biomolecular puede utilizarse como aditivo estabilizante en polietileno.

Formación de Recursos Humanos

El programa se está formando tres tesistas de pregrado en la licenciatura de Química y dos de Postgrado a nivel Doctorado en Química. Igualmente se trabaja en conjunto con el Dr. Fredy Ysambertt, profesor jubilado y activo en actividades de investigación adscrito al Laboratorio de Instrumentación Analítica (LIA) de la Facultad Experimental de Ciencias. Asimismo, con los profesores adscrito al Laboratorio de Análisis Químico- Electroquímica (LAQE) de la Facultad de Ingeniería.

El Programa cuenta con el apoyo de varios laboratorios de investigación que están ubicados en el Complejo Ana María Campos de los Puertos de Altagracia, para el desarrollo de estos métodos analíticos.  De igual manera, el programa afianzará las relaciones interinstitucionales, nacionales y/o internacionales con los institutos o centros de investigación como son: Laboratorio de Petroquímica, INDESCA- Complejo Petroquímico Ana María Campos y Colloids and Interfaces Group. Dept. Forest Biomaterials Sci.& Engineering, North Carolina State University-USA.




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