Preparation of an environmentally friendly lead adsorbent. A contribution to the rational design of heavy metal adsorbents

This work described the preparation and characterization of water insoluble chitosan derivatives as lead adsorbents. In highly regioselective reactions, N-substituted crosslinked chitosan derivatives were obtained by crosslinking native chitosan with mucic and adipic acid (a polyhydroxylated and a non-functionalized diacid of the same length chains). The crosslinking degree of the chitosan modified with adipic acid was significantly higher than that crosslinked with mucic acid (0.446 and 0.316, respectively), while the degree of substitution was almost the same (approximately 80 %). Lead adsorption isotherms were constructed at different temperatures and adjusted to well-known models, obtaining the best fit to the experimental data with Langmuir model. The lead adsorption capacity of new materials was greater than many of the adsorbents described in literature (76.3 and 69.7 mg g−1 for chitosan modified with mucic and adipic acid, respectively). Moreover, thermodynamic parameters were calculated, and results showed that the lead adsorption on the derivatives was spontaneous, exothermic, and governed by chemical interaction. Besides, kinetic studies were performed and adjusted to well-known models. The pseudo-second order kinetic equation was the one that most appropriately described the lead adsorption on the new materials. Results were consistent with the strong electrostatic attraction established between the lead cations and the free carboxylate groups of the derivatives.Fil: Rossi, Ezequiel. Instituto Tecnológico de Buenos Aires. Departamento de Ingeniería Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Avila Ramirez, Jhon Alejandro. Instituto Tecnológico de Buenos Aires. Departamento de Ingeniería Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Errea, María Inés. Instituto Tecnológico de Buenos Aires. Departamento de Ingeniería Química; Argentin

Sustainable acetylation of biopolymers mediated by a naturally occurring ahydroxy acid

La organocatálisis es una rama de la catálisis que utiliza moléculas orgánicas de bajo peso molecular como catalizadores, entre ellos, los ácidos a-hidroxicarboxílicos. En la presente contribución se demuestra la aplicabilidad de la ruta catalizada por un ácido a-hidroxicarboxílico de origen natural y de producción industrial nacional como es el ácido L-(+)-tartárico para la acetilación no convencional de dos biopolímeros: almidón y celulosa bacterial. Algunas ventajas inherentes a la metodología de acetilación propuesta son su sencillez, el uso de un catalizador orgánico no metálico de origen natural, no tóxico y biodegradable; y la operación con alta eficiencia en ausencia de solventes y bajo condiciones moderadas de reacción. En el caso del almidón, la manipulación de las condiciones de reacción permitió obtener almidones acetilados con valores de grado de sustitución (GS) en el rango de 0.06 a 2.93 en 3 horas de reacción, con aplicación potencial en la industria de alimentos, medicina y plásticos. En el caso de la celulosa bacterial (BC), la acetilación organocatalítica permitió alcanzar valores de GS en el rango de 0.35-0.60, de utilidad en la regulación de la polaridad de las nanofibras de celulosa para su potencial compatibilización con matrices/medios no polares. Los productos de la acetilación fueron caracterizados en términos de estructura química y cristalinidadOrganocatalysis refers to a form of catalysis which uses small organic molecules as catalysts, among which a-hydroxy acids are found. In the current contribution the feasibility of a route for the non-conventional acetylation of starch and cellulose catalyzed by a naturally occurring a-hydroxy acid such as L-(+)-tartaric acid is demonstrated. Some inner advantages of the acetylation methodology proposed are its simplicity, the use of a naturally occurring non-toxic and biodegradable organic catalyst, and the operation with high efficiency in absence of solvents and under moderate reaction conditions. In the case of starch, the proper manipulation of reaction conditions allowed obtaining acetylated starches with substitution degree values in the 0.06-2.93 within 3 hours of reaction, with potential use in the food industry, medicine and plastics. In reference to bacterial cellulose, the organocatalytic acetylation proposed allowed reaching GS values in the 0.35-0.60 range, useful for the modulation of microfibrils polarity and compatibilization with non polar media/matrices. Acetylation products were characterized in terms of chemical structure and crystallinity.Fil: Foresti, María Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologia En Polimeros y Nanotecnologia; ArgentinaFil: Tupa Valencia, Maribel Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologia En Polimeros y Nanotecnologia; ArgentinaFil: Avila Ramirez, Jhon Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologia En Polimeros y Nanotecnologia; ArgentinaFil: Cerrutti, Patricia. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologia En Polimeros y Nanotecnologia; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Vazquez, Analia. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologia En Polimeros y Nanotecnologia; Argentin

Obtention and sustainable esterification of bacterial cellulose for uses that required regulation of nanofibers polarity

El trabajo realizado en el marco de la presente Tesis se centró en evaluar la utilidad de una metodología novedosa de acetilación para la hidrofobización de nanofibras de celulosa bacteriana (BNC). En el curso del estudio, la ruta se extendió a otras formas de nanocelulosa, como son las membranas enteras de BNC y los nanocristales de celulosa de origen vegetal (CNC). La aplicación concreta pensada para las nanocelulosas modificadas fue su utilización como refuerzo de una matriz polimérica biodegradable hidrofóbica de interés comercial como es el ácido poliláctico (PLA). El objetivo final del trabajo fue obtener materiales compuestos biodegradables con propiedades mejoradas que dependen en gran medida de la eficacia con que se haya logrado la compatibilización entre refuerzo y matriz. El Trabajo de Tesis se organizó de la siguiente manera: En el Capítulo 1 –Introducción – se describen las características más relevantes y las fuentes de celulosa y de nanocelulosas, con especial énfasis en las propiedades y aplicaciones de la nanocelulosa de origen bacteriano. Posteriormente, se hace una breve recopilación de las diferentes metodologías que han sido propuestas para la hidrofobización de nanofibras de celulosa, particularmente mediante reacciones de esterificación. Entre ellas se describe la esterificación de celulosa mediada por - hidroxiácidos de origen natural en condiciones relativamente suaves de reacción y sin cosolventes agregados, cuya utilidad para hidrofobizar nanocelulosas es objeto de estudio en esta Tesis. El Capítulo finaliza con una introducción a los materiales poliméricos biodegradables, y una recopilación de antecedentes sobre el uso de nanocelulosas hidrofobizadas como refuerzo de matrices poliméricas biodegradables hidrofóbicas como es el PLA. Se presentan también los objetivos de la Tesis. En el Capítulo 2 – Experimental – se detallan los materiales y las metodologías utilizadas para la obtención de las nanocelulosas, su posterior acetilación organocatalítica en diferentes condiciones, y la preparación de materiales compuestos biodegradables de matriz de PLA reforzados con las nanocelulosas modificadas. Se resume también la diversidad de técnicas utilizadas a lo largo de esta Tesis para caracterizar los sustratos nanocelulósicos, las nanocelulosas modificadas y los materiales compuestos obtenidos. En el Capítulo 3 – Estudio exploratorio de la acetilación de nanocelulosa bacteriana catalizada por -hidroxiácidos – se presentan los resultados de un primer estudio exploratorio dedicado a testear la capacidad de tres ácidos orgánicos de origen natural (ácido láctico, ácido (L)-tartárico y ácido cítrico) para promover la incorporación de grupos acetilo en las nanofibras de celulosa bacteriana y reducir su polaridad. Los productos se caracterizaron por diversas técnicas que permitieron elegir el -hidroxiácido que se utilizó en los ensayos subsiguientes (ácido cítrico). En el Capítulo 4 – Acetilación de BNC catalizada con ácido cítrico: Estudio de variables de proceso – se presenta la evaluación del efecto de las diversas variables del proceso con el que se llevó adelante la acetilación de la BNC (preacondicionamiento de sustratos, condiciones de reacción seleccionadas, escala del sistema) sobre el grado de sustitución (GS) conferido a las nanofibras usando ácido cítrico como catalizador. Este estudio permitió evaluar la versatilidad de la ruta propuesta para modular las propiedades de los productos. En vistas de los resultados obtenidos utilizando nanofibras de BNC como sustrato, en el Capítulo 5 – Extensión de la acetilación organocatalítica a otros sustratos nanocelulósicos – se presentan los estudios realizados para evaluar la posibilidad de extender la ruta de acetilación a la hidrofobización de membranas enteras de BNC y nanocristales de celulosa de origen vegetal en condiciones previamente optimizadas. Finalmente, en el Capítulo 6 – Nanocompuestos PLA/BNC acetilada – se plantea el uso de las BNC acetiladas como refuerzo de una matriz de PLA, evaluándose puntualmente el efecto del nivel de acetilación conferido a la BNC y del contenido de refuerzo en propiedades seleccionadas de los materiales compuestos obtenidos. En el Capítulo 7 – Conclusiones– se resumen las conclusiones generales de la Tesis y se proponen estudios futuros derivados del presente trabajo.The research performed in the context of the current Thesis was focused on evaluating the suitability of a novel acetylation methodology for the hydrophobization of bacterial nanocellulose (BNC). During the current study, the route was also extended to other nanocellulose forms, such as native BNC pellicles and cellulose nanocrystals of vegetable origin (CNC). The specific application thought for the modified nanocelluloses was their use as reinforcement of a biodegradable hydrophobic polymeric matrix of commercial interest such as poly(lactic acid) (PLA). The final aim of the work performed was to obtain biodegradable composite materials with improved properties which depend on a great extent on the effectiveness of the compatibilization between the reinforcement and the matrix accomplished. The Thesis contribution was organized as it is described below: In Chapter 1 – Introduction – the most relevant characteristics and the sources of cellulose and nanocelluloses are described, with special focus on the properties and applications of bacterial nanocellulose. Then, a brief revision on the different methodologies which have been proposed for nanocelluloses hydrophobization, mainly by esterification reactions, is included. Among them, the esterification of cellulose mediated by -hydroxy acids of natural origin under relatively mild reaction conditions and without cosolvents addition, whose feasibility for nanocelluloses hydrophobization is the aim of this Thesis, is described. The Chapter ends with and introduction to biodegradable polymeric materials, followed by a revision on the state of the art of the use of hydrophobized nanocelluloses as reinforcement of biodegradable hydrophobic polymeric matrices such as PLA. The aims of the current Thesis are also presented. In Chapter 2 – Experimental – the materials and methods used for the production of nanocelluloses, their organocatalytic acetylation under different conditions, and the preparation of biodegradable composite materials of PLA reinforced with the modified nanocelluloses, are detailed. The variety of techniques used during this Thesis to characterize the nanocellulosic substrates, the modified nanocelluloses, and the composite materials prepared are also summarized. In Chapter 3 – Screening study of the acetylation of bacterial nanocellulose catalyzed by -hydroxy acids – the results of a screening study devoted to assay the ability of three organic acids of natural origin (lactic acid, (L)-tartaric acid and citric acid) to promote the incorporation of acetyl groups on bacterial cellulose nanofibers and reduce their polarity are summarized. Products were characterized by different techniques which allowed the selection of the -hydroxy acid to be used in the following studies (citric acid). In Chapter 4 – Acetylation of BNC catalyzed by citric acid: Process variables study – the effect of different process variables of BNC acetylation (substrates preconditioning, chosen reaction conditions, system scale) on the degree of substitution (DS) conferred to cellulose nanofibers using citric acid as catalyst were analyzed. The described study allowed evaluating the versatility of the route proposed to modulate the products properties. In view of the results obtained using BNC as substrate, in Chapter 5 – Extention of the organocatalytic acetylation to other nanocellulosic substrates – studies devoted to assay the feasibility of extending the acetylation route to the hydrophobization of BNC pellicles and cellulose nanocrystals of vegetable origin under previously optimized conditions are described. Finally, in Chapter 6 – PLA/acetylated BNC nanocomposites – the use of acetylated BNC as reinforcement of PLA is proposed and the effect of the acetylation extent conferred to BNC, as well as the reinforcement content on chosen properties of the composite materials, were particularly assayed. In Chapter 7 – Conclusions – general conclusions drawn from the work performed and future studies derived from it are summarized.Fil: Avila Ramirez, Jhon Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; Argentina. Instituto Tecnológico de Buenos Aires. Departamento de Ingeniería Química; Argentin

Hidrofobización organocatalítica de nanofibras y nanocristales de celulosa para aplicaciones en materiales compuestos biodegradables

La nanocelulosa bacteriana (BNC) por sus excelentes propiedades mecánicas, alta relación superficie/volumen, biodegradabilidad y pureza, resulta de interés para aplicaciones como refuerzo de matrices poliméricas. Sin embargo, la hidrofilicidad de las nanofibras de celulosa limita su uso como refuerzo de matrices hidrofóbicas, como, por ejemplo, el ácido poliláctico (PLA). Con el objetivo de mejorar la compatibilidad entre el refuerzo y la matriz y promover la adecuada dispersión de las nanofibras en el PLA, se estudió la esterificación de la superficie de las nanofibras de celulosa bacteriana implementando una ruta no convencional catalizada por α- hidroxiácidos (ácidos láctico, tartárico y cítrico) de origen natural. Como acilante se utilizó anhídrido acético y se operó sin cosolventes agregados. La obtención de la BNC se llevó a cabo en cultivo estático usando una cepa de Gluconacetobacter xylinus y desechos agroindustriales como fuente de carbono. Se estudió la influencia del tipo de catalizador, el tiempo de reacción, la carga de catalizador y la temperatura de reacción sobre el grado de sustitución (GS) de la BNC, obteniéndose BNC con GS comprendidos entre 0.27 y 0.90. La mayor actividad catalítica se registró usando ácido cítrico. Debido a que se observó una ligera pérdida de cristalinidad en las muestras con DS superior a 0.75, se modificaron las condiciones de reacción a efectos de limitar el GS al rango de 0.20 y 0.73. Se evaluó, también, la posibilidad de reutilizar el catalizador. Los resultados obtenidos estimularon la extensión de la ruta de acetilación a nanocristales de celulosa vegetal (CNC). Variando la carga de catalizador, se obtuvieron CNC con GS entre 0.18 y 0.34. Los materiales se caracterizaron por FTIR y RMN13C CP/MAS. Se confirmó, además, que la acetilación no afectó la morfología (SEM) ni la cristalinidad (DRX) aunque se evidenció una leve disminución de la estabilidad térmica (TGA) de los materiales acetilados.Due to its excellent mechanical properties, high surface/volume ratio, biodegradability and purity, bacterial nanocellulose (BNC) deserves great interest as reinforcement of polymeric matrices. However,the hydrophilicity of BNC limits its use as reinforcement of hydrophobic matrices, such as for example polylactic acid (PLA). Aiming to improve the compatibility between BNC and polymeric matrices such as PLA and thus promote a proper dispersion of cellulose nanofibers, in the current contribution surface esterification of BNC was studied by use of a non-conventional route catalyzed by naturally occurring α-hydroxy acids (acids lactic, tartaric and citric). Acetic anhydride was used as acylant and the reaction was performed without additional solvents. BNC was obtained in static culture using a strain of Gluconacetobacter xylinus and using agroindustrial byproducts as a carbon source. The influence of the type of catalyst, reaction time, catalyst load and the reaction temperature on the degree of substitution (DS) conferred to BNC were studied, leading to products with DS between 0.27 and 0.90.The highest catalytic activity was recorded using citric acid. Since there was a slight loss of crystallinity in the samples with DS greater than 0.75, reaction conditions were tuned in order to keep the DS in the 0.20-0.73 interval. The possibility of reusing the catalyst was also evaluated. The results obtained triggered the evaluation of the acetylation route on cellulose nanocrystals (CNC) isolated from vegetable sources. By varying the catalyst load, CNC with DS between 0.18 and 0.34were obtained.The materials were characterized by FTIR and 13CNMR CP/MAS to confirm derivatization. Data showed that the acetylation did not affect the morphology (SEM) nor the crystallinity (XRD) of CNC, although a slight decrease in the thermal stability (TGA) of the acetylated materials was evidenced.Fil: Avila Ramirez, Jhon Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; Argentina. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; ArgentinaFil: Cerrutti, Patricia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Errea, María Inés. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; ArgentinaFil: Foresti, María Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; Argentin

Surface esterification of cellulose nanofibers by simple organocatalytic methodology

Bacterial cellulose nanofibers were esterified with two short carboxylic acids by means of a simpleand novel organic acid-catalyzed route. The methodology proposed relayed on the use of a non-toxicbiobased -hydroxycarboxylic acid as catalyst, and proceeded under moderate reaction conditions insolventless medium. By varying the esterification interval, acetylated and propionized bacterial cellu-lose nanofibers with degree of substitution (DS) in the 0.02?0.45 range could be obtained. Esterifiedbacterial cellulose samples were characterized by means of Solid-State CP/MAS13C Nuclear MagneticResonance spectroscopy (CP/MAS13C NMR), Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), X-rayDiffraction (XRD), Thermogravimetric Analysis (TGA) and chosen hydrophobicity test assays. TGA resultsshowed that the esterified nanofibers had increased thermal stability, whereas XRD data evidenced thatthe organocatalytic esterification protocol did not alter their crystallinity. The analysis of the ensuingmodified nanofibers by NMR, FTIR, XRD and TGA demonstrated that esterification occurred essentiallyat the surface of bacterial cellulose microfibrils, something highly desirable for changing their surfacehydrophilicity while not affecting their ultrastructure.Fil: Avila Ramirez, Jhon Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologia En Polimeros y Nanotecnologia; ArgentinaFil: Suriano, Camila Juan. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologia En Polimeros y Nanotecnologia; ArgentinaFil: Cerrutti, Patricia. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologia En Polimeros y Nanotecnologia; ArgentinaFil: Foresti, María Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologia En Polimeros y Nanotecnologia; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentin

Organocatalytic acetylation of starch: Effect of reaction conditions on DS and characterisation of esterified granules

Starch acetates with varying degree of substitution (DS) were prepared by a novel solvent-free organocatalytic methodology. The acetylation protocol involved a non-toxic biobased α-hydroxycarboxylic acid as catalyst, and proceeded with high efficiency in absence of solvents. The effect of reaction conditions including reaction temperature (90-140 °C), catalyst load (0-2.3 g/g starch), acetic anhydride/starch weight ratio (6.5-13.5 g/g), and starch moisture content (0.6-14.8%) on the DS of the esters was evaluated. The analysis performed showed that the increase of temperature and catalyst concentration resulted in higher DS values, and evidenced a beneficial contribution of native starch moisture content on the substitution level achieved. Variation of reaction conditions allowed starch esters to be obtained with DS in the 0.03-2.93 range. Starch esters were characterised in terms of morphology, chemical structure, thermal properties, and distribution in polar/non polar liquid systems.Fil: Tupa Valencia, Maribel Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología En Polimeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología En Polimeros y Nanotecnología; ArgentinaFil: Avila Ramirez, Jhon Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología En Polimeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología En Polimeros y Nanotecnología; ArgentinaFil: Vázquez, Analía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología En Polimeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología En Polimeros y Nanotecnología; ArgentinaFil: Foresti, María Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología En Polimeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología En Polimeros y Nanotecnología; Argentin

Naturally occurring alfa-hydroxy acids: Useful organocatalysts for the acetylation of cellulose nanofibres

Cellulose nanoribbons obtained from bacterial fermentation have been esterified by means of a solventless organocatalytic route. The esterification methodology involves acetic anhydride as acylant and three different α-hydroxy acids were tested as organocatalysts. By tuning the acetylation interval, bacterial nanocellulose (BNC) with varying degree of substitution could be obtained (i.e. DS=0.27-0.90). Esterified BNC has been characterized in terms of its morphology, chemical structure, crystallinity, wettability and dispersibility in different solvents. The results indicate the efficacy of the present methodology for the smooth acetylation of cellulose nanoribbons at moderate conditions, thereby expanding the role of organocatalysts in reducing the hydrophilicity of bacterial cellulose nanoribbons.Fil: Avila Ramirez, Jhon Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; ArgentinaFil: Gómez Hoyos, Catalina. Universidad Pontificia Bolivariana; ColombiaFil: Arroyo, Silvia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería ; ArgentinaFil: Cerrutti, Patricia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; ArgentinaFil: Foresti, María Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; Argentin

Simple citric acid-catalyzed surface esterification of cellulose nanocrystals

A simple straightforward route for the surface esterification of cellulose nanocrystals (CNC) is herein proposed. CNC obtained from microcrystalline cellulose were acetylated using as catalyst citric acid, a α-hydroxy acid present in citrus fruits and industrially produced by certain molds in sucrose or glucose-containing medium. No additional solvent was added to the system; instead, the acylant (acetic anhydride) was used in sufficient excess to allow CNC dispersion and proper suspension agitation. By tuning the catalyst load, CNC with two different degree of substitution (i.e. DS = 0.18 and 0.34) were obtained. Acetylated cellulose nanocrystals were characterized in terms of chemical structure, crystallinity, morphology, thermal decomposition and dispersion in a non-polar solvent. Results illustrated for the first time the suitability of the protocol proposed for the simple surface acetylation of cellulose nanocrystals.Fil: Avila Ramirez, Jhon Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; ArgentinaFil: Fortunati, Elena. Università di Perugia; ItaliaFil: Kenny, José M.. Università di Perugia; ItaliaFil: Torre, Luigi. Università di Perugia; ItaliaFil: Foresti, María Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; Argentin

Acetylation of bacterial cellulose catalyzed by citric acid: Use of reaction conditions for tailoring the esterification extent

Bacterial cellulose (BC) nanoribbons were partially acetylated by a simple direct solvent-free route catalyzed by citric acid. The assay of reaction conditions within chosen intervals (i.e. esterification time (0.5–7 h), catalyst content (0.08–1.01 mmol/mmol AGU), and temperature (90–140 °C)), illustrated the flexibility of the methodology proposed, with reaction variables which can be conveniently manipulated to acetylate BC to the required degree of substitution (DS) within the 0.20–0.73 interval. Within this DS interval, characterization results indicated a surface-only process in which acetylated bacterial cellulose with tunable DS, preserved fibrous structure and increased hydrophobicity could be easily obtained. The feasibility of reusing the catalyst/excess acylant in view of potential scale-up was also illustrated.Fil: Avila Ramirez, Jhon Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; ArgentinaFil: Gómez Hoyos, Catalina. Universidad Pontificia Bolivariana; ColombiaFil: Arroyo, Silvana Maricel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería ; ArgentinaFil: Cerrutti, Patricia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Foresti, María Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; Argentin