El Polietilen Glicol en la pared celular de Aspidosperma quebracho

El Polietilen Glicol en la pared celular de
Aspidosperma quebracho-blanco Schlecht
Sanabria, Ernesto O. - Paz, José M.
Facultad de Agroindustrias - UNNE.
Cdte. Fernández 755 - (3700) Pcia. R. Sáenz Peña - Chaco - Argentina.
Teléfono/Fax: +54 (3732) 420137
E-mail: josepaz@fai.unne.edu.ar
ANTECEDENTES
El presente trabajo de investigación se realizó en el marco del Proyecto de Investigación P.I. Nº 544 “Efecto del
PEG en la Pared Celular de Aspidosperma quebracho-blanco Schlecht y su Relación con la Estabilidad
Dimensional”.
Dentro del parque chaqueño tres especies ocupan más del 80 % de la masa forestal existente, ellas son:
Aspidosperma quebracho blanco, Prosopis spp y Schinopsis spp. (Mariot, V., 1988).
Actualmente el Algarrobo blanco (Prosopis alba) es ocupado en mueblería y fábrica de aberturas debido a su
excelente estabilidad dimensional, con un coeficiente de histéresis de 0,41 y un coeficiente de contracción
tangencial de 3,2 %, lo que coloca a esta especie en un lugar preferencial en cuanto a valor agregado se refiere.
El quebracho colorado chaqueño (Schinopsis balansae) como así también el Quebracho colorado santiagueño
(Schinopsis lorenzzis) tienen su uso principal en la fabricación de durmientes, extracto tánico y en menor grado
pisos tarugados, logrando un valor agregado intermedio (Ministerio de la Producción, provincia del CHACO,
1997).
El quebracho blanco (Aspidosperma quebracho-blanco) debido a su problema de estabilidad dimensional y
alabeo, posee un coeficiente de histéresis de 0,91 y un coeficiente de contracción tangencial de 8,9 %, (Coronel,
E., 1996), se lo ocupa casi con exclusividad para la producción de carbón, pallets, varillas y durmientes con un
tratamiento de preservación posterior. Por ello tiene uno de los valores agregados más bajos, si lo comparamos
con las distintas especies latifoliadas de la región.
La inestabilidad dimensional es uno de los mayores problemas en el procesado y uso de esta especie y expresa la
tendencia que tiene la misma a contraerse o hincharse acompañando las variaciones del contenido de humedad
de la misma por debajo del punto de saturación de las fibras (PSF), siendo esta contracción o hinchamiento,
proporcional al contenido de humedad, en ese rango.
Experiencias realizadas por diversos investigadores han mostrado que la contracción y el hinchamiento de la
madera pueden ser reducidos por diferentes métodos. Uno de los más importantes es el engrosado de la pared
celular, donde los químicos son depositados dentro de la misma, reemplazando parte del agua. De esta manera la
contracción puede ser total o parcialmente eliminada.
Se utilizan diferentes productos químicos: sales de sodio, bario y magnesio, azucares, polietilenglicol de
diferentes pesos moleculares, resinas sintéticas.
El polietilenglicol es uno de los agentes más efectivos utilizados para el engrosado de la pared celular. El
tratamiento con PEG da mejores resultados utilizando soluciones acuosas de 30 a 50 % de concentración en peso
del polímero cuando es aplicado a la madera verde, su efectividad disminuye apreciablemente cuando el peso
molecular excede 1500 (Kollman, F. Et al.).
Los trabajos de Scallan A.M., 1977 muestran las curvas de agua inaccesible para madera y fibras de madera de la
especie black spruce en función del diámetro de poros, o diámetro molecular del soluto ocupado, logradas a
partir de la técnica de “exclusión de soluto”. En la figura 1 se observa que los diámetros moleculares más altos
de los solutos no tienen acceso a la pared celular.
Estudios realizados con Microscopios Electrónicos de Transmisión y de Barrido muestran que especies
impregnadas en verde obtienen una mayor uniformidad en la distribución de los polímeros de impregnación en la
pared celular y ello lleva a una mayor estabilidad con respecto a aquellas que fueron impregnadas luego de un
secado, debido a que limitan así el daño producido en el secado a nivel de la pared celular (Wallstrom, L. 1998).
Además estudios previos realizados por los autores muestran que una mezcla de PEG de 20% de PEG 300 ; 46%
de PEG 600 y 34% de PEG 1000 utilizada como agente hinchante de la pared celular produce una importante
disminución del Coeficiente de Contracción en Aspidosperma quebracho-blanco ( Sanabria E. Y Paz J. , 2000)
Curvas de Inaccesibilidad
Agua Inaccesible ( ml/g )
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0,5
1
5
10
50
100
Diámetro Molecular ( A° x10 )
44% rendim
89% rendim
76% rendim
Madera
Figura 1 – Curvas de agua inaccesible ( a partir de Scallan A.M.)
Teniendo en cuenta los antecedentes antes mencionados, es necesario mejorar la estabilidad dimensional de esta
especie con la finalidad de que sea factible su utilización en la elaboración de bienes de alto valor agregado, por
ello el objetivo del presente trabajo es:
•
Determinar la influencia de mezclas de PEG de distintos pesos moleculares en la contracción de la
pared celular de Aspidosperma quebracho-blanco.
METODOS Y MATERIALES
Se utilizaron para este trabajo muestras aserradas tangencialmente a partir de árboles de la citada especie cuyo
fuste útil tenía un diámetro medio de 35 a 45 cm, que corresponde al diámetro utilizado industrialmente.
Las dimensiones de las muestras se adoptaron, teniendo en cuenta que se trabajaría en planta piloto, de la misma
sección transversal utilizada en la industria de pisos tarugados y las mismas fueron de 200 mm x 100 mm x 25
mm y a que este trabajo contiene las corridas de seguimiento de investigaciones previas.
Se utilizaron en todos los casos mezclas de PEG en solución acuosa al 60 % y con una composición de 20% de
PEG 300 ; 46% de PEG 600 y 34% de PEG 1000.
La planta piloto utilizada para esta investigación tiene una capacidad de 0,045 m3 y puede trabajar a presiones de
25 kg/cm2. Además se utilizaron estufas con circulación forzada de aire con control automático de temperatura y
balanza analítica marca Denver I. C, con precisión 0,01 gr .
Para este trabajo se llevaron adelante seis corridas de seguimiento con tres repeticiones utilizando una
composición de la mezcla de impregnación, mencionada up supra, previamente determinada por los autores de
esta investigación, y que forman parte de un trabajo aceptado para su publicación ( Sanabria E: y Paz J. 2000 ).
Para ello se determinó el contenido de humedad de las muestras a impregnar y de los testigos, de acuerdo a la
Norma IRAM Nº 9532. Posteriormente las muestras se impregnaron con la mezcla de PEG mencionada, a través
del proceso Bethell, durante 3 horas en cada tratamiento. Posteriormente tanto las muestras impregnadas como
los testigos fueron secados hasta 10 % de contenido de humedad. Luego fue determinado el espesor de la pared
celular de las muestras y los testigos con el Microscopio Electrónico de Barrido ( MEB ).
DISCUSION DE LOS RESULTADOS
Luego de realizadas las impregnaciones y el secado de acuerdo a los métodos adoptados, se realizaron los cortes
de las muestras impregnadas y de los testigos, con el fin de poder observar la pared celular con el MEB.
En el caso de las muestras de Aspidosperma quebracho-blanco impregnadas con una mezcla de PEG y
posteriormente secadas, se observaron espesores promedio de pared celular de fibras de 5,2 µm y en la mayoría
de las mismas se observó que pared celular que mantuvo casi inalterable comparada con la estructura original, o
sea, “la condición verde”, como se observa en las Foto N° 1 y Foto N° 2.
Foto N° 1 – Fibra de Aspidosperma quebracho-blanco impregnada y seca
5,1 µ m
Foto N° 2 – Fibra de Aspidosperma quebracho-blanco impregnada y seca
Los resultados obtenidos para los testigos de Aspidosperma quebracho-blanco seco, sin impregnar, arrojaron
espesores promedio de pared celular de fibras de 3,6 µm y por lo tanto lúmenes proporcionalmente mayores. En
la mayoría de las paredes celulares, de fibras y vasos, se observó que la estructura de original está contraída y
deformada, como se observa en la Foto N° 3.
3,6 µ m
Foto N° 3 – Fibra de Aspidosperma quebracho-blanco seca
CONCLUSION
El uso de mezclas (en %) de PEG 300, 600 y 1000 en la proporción adoptada, disminuye la contracción de la
pared celular en Aspidosperma quebracho-blanco más del 50 %.
Esta disminución de la contracción se debería a que la mezcla de PEG utilizada tiene la composición adecuada
para impregnar la pared celular y mantenerse en ella aún después del secado, por ello se conserva la estructura
original casi invariable, con muy poca contracción de la misma.
BIBLIOGRAFIA
CORONEL, E. 1996. Fundamentos de las Propiedades Físicas y Mecánicas de las Maderas, 2da. Parte. 1era.
Edición, El Liberal, Santiago del Estero, pp.238, 252 y 294.
IRAM: Instituto Argentina de Racionalización de Materiales. Norma Nº 9532: Maderas, Método de
Determinación de la Humedad. Buenos Aires. Argentina
KOLLMAN F., KUENZI E., STAMM A. 1975. Principles of Wood Science and Technology, Springe-Verlag,
Tomo II, pp. 116-128.
MARIOT, V.; JIMÉNEZ de BOLZON, A. 1988. “ Producción de Compensados a partir de la especie
Aspidosperma quebracho-blanco (quebracho-blanco)”, Tomo III, VI Congreso Forestal Argentino, Santiago
del Estero, Argentina, pp. 552-559.
PAZ J.M., SANABRIA E.O. 2000. Dimensional Stabilization of Aspidosperma quebracho-blanco with
polyethylene glycol. XXI IUFRO WORLD CONGRESS. Malaysia. Vol 3. pp 236-237.
PAZ J.M., SANABRIA E.O. 2000. Mejoras en la Estabilidad de Madera con mezclas de polietilen Glicol.
Revista Yvirareta, Misiones, Argentina , en prensa.
SCALLAN, A. 1977. “Fibre-Water Interactions in Papermaking: The Accommodation of Water Within Pulp
Fibres” Trans SyMP, Oxford, pp. 3.1-3.7
SECRETARÍA DE RECURSOS NATURALES Y DESARROLLO SUSTENTABLE DE LA NACIÓN. 1997.
Anuario de Estadística Forestal
WALLSTRÖM L.. 1998. Cell Wall Bulking and Distribution of Different Chemicals in Pine, Pinus silvestris.
Doctoral Thesis. Lulea University of Technology. Sweden. pp 17-25.