Extracción de celulosa a partir de Opuntia ficus para la evaluación sobre la retención de flúor (F-)

Abstract

El nopal pertenece a la familia de las cactáceas es una planta que se encuentra distribuida a lo largo del territorio nacional, se adapta fácilmente a climas desérticos y templados con gran facilidad de reproducción tanto sexual como asexual, se han encontrado vestigios de su uso como comida desde la época prehispánica y en la actualidad prevalece el consumo de nopal, así mismo sirve como alimento para ganado y se han diversificados sus usos y aplicaciones como aglutinantes, adherentes, antioxidantes y diferentes extraíbles de su mucilago [1]. Los cladodios y/o raquetas están constituidas por una cutícula cerosa, almidón, mucilago, y fibra. La fibra del nopal se ordena en forma de red que cubre el interior al almidón y el mucilago. La fibra está constituida por una estructura fibrilar que a su vez se fragmentan en microfibrillas, las cuales se constituyen de lignina celulosa y hemicelulosa. La tendencia actual es la adquisición de materiales que sean sustentables y renovables, por ello se ha puesto mucho énfasis en la celulosa cristalina debido a la gran cantidad de área superficial, así como a la cantidad de grupos hidroxilos que se pueden funcionalizar, sus propiedades mecánicas y diferentes aplicaciones en la tecnología. Un paso fundamental para la extracción de la celulosa es la separación de las fibrillas en sus constituyentes, para ello se ha desarrollado una gran variedad de métodos y al mismo tiempo se ha probado una gran cantidad de reactivos para conseguir una separación exitosa. Entre los reactivos comúnmente usados están: el hidróxido de sodio e hidróxido de potasio para la separación de lignina y hemicelulosa, también compuestos como peróxido de hidrógeno, ácido acético, ácido nítrico, hipoclorito de sodio, clorito de sodio como oxidantes. La fragmentación de la celulosa amorfa y cristalina se lleva acabo con hidrólisis ácida [2, 3]. Las aplicaciones de la celulosa son muy variadas, desde mejorar las propiedades mecánicas como materiales compositos, películas delgadas para aplicaciones ópticas, removedor de contaminantes en aguas residuales [4, 5]. Nuestro interés se centra en la absorción de contaminantes presentes en las aguas. Es sabido que posee una gran capacidad para la remoción de cationes por los tres grupos hidroxilos que presenta en cada una de sus 8 moléculas del monómero. Y que se puede funcionalizar para absorber iones. Pero ¿Cómo saber si de manera natural puede remover contaminantes iónicos, como lo es el flúor? El flúor es problema en muchos países como Estados Unidos, China, India e incluso en México el problema con el ion flúor se localiza en la zona centro-norte del país teniendo referencia en municipios de Juventino Rosas, Salamanca, San Luís de la Paz en el estado de Guanajuato debido a la presencia que supera el límite permisible de flúor en aguas subterráneas (1.5 mg/L), las cuales son consumidas por la población local generando fluorosis en dientes y huesos [6]. Este problema se origina debido a que la hidroxiapatita se encuentra en las estructuras óseas, la cual puede ser sustituida al absorber el ion flúor por el grupo hidroxilo debido a su semejanza en longitud de sus radios atómicos (0.133 nm flúor, 0.137 nm del grupo hidroxilo) .