Nanofibrillas de quitina de proceso biológico mecánico para su uso en emulsiones tipo pickering como fluidos de corte - Coraza Limón, Erwin Antonio (Universidad Autónoma Metropolitana, 2024)
En la actualidad, los fluidos de corte son fundamentales debido a su capacidad para mejorar la eficiencia de corte y protección frente a la corrosión, pero también presentan desventajas como el costo, el mantenimiento, la contaminación, los problemas de salud y producción de residuos. Es por ello por lo que se buscan nuevas alternativas para sustituir estos fluidos, en el presente trabajo se usa el empleo de fibrillas de quitina que resulta atractivo por sus propiedades surfactantes que ayuda a estabilizar las emulsiones tipo Pickering, las partículas sólidas (nanofibrillas) se adsorben en la interfaz de la fase acuosa y oleosa, formando una capa que evita la coalescencia de las gotas. El método de obtención de las nanofibrillas se considera un proceso verde por el bajo impacto ambiental. Por lo que en el presente estudio se produjeron fibrillas de quitina, obtenida mediante un bioproceso a partir de residuos de camarón Aunado a lo anterior, son biodegradables a diferencia de los lubricantes comerciales que son derivados del petróleo y que además pueden presentar toxicidad, algunos componentes son incluso cancerígenos, provocando enfermedades cutáneas y respiratorias. La quitina fue fibrilada por diferentes fases por tratamientos mecánicos y purificada desde su desproteinización y su desmineralización hasta una desacetilación parcial y su caracterización. Las fibrillas de quitina fueron empleadas para emulsificar aceite de jatrofa (Jatropha curcas), que es biodegradable no comestible con notables propiedades de lubricidad. Por su parte, las fibrillas de quitina conservan residuos hidrofóbicos e hidrofílicas mejorando la estabilidad mediante la interacción con las fases continua (agua) y dispersa (aceite) en la emulsión. De manera adicional, con la fibrilación se logró incrementar el área de contacto de la suspensión coloidal del polímero en la interfase. El desempeño de las emulsiones con fibrillas de quitina fue comparable e incluso mejor que el observado con aceite sintético en operaciones reales de torneado de barras de acero AISI 1018 empleando cantidades mínimas de lubricación, así como realizando pruebas de desgaste. El remplazo de los lubricantes convencionales por emulsiones a base de fibrillas de quitina puede contribuir a la conservación de la biodiversidad y ayudar a minimizar la contaminación del suelo y agua.; Nowadays, the use of cutting fluids is essential due to their ability to improve productivity and product quality. However, they also have disadvantages such as cost, maintenance, pollution, health problems, and waste, so new alternatives are sought to replace these fluids. This work uses chitin fibrils, which are attractive due to their surfactant properties that help stabilize Pickering-type emulsions. Solid particles (nanofibrils) are adsorbed at the interface of the aqueous and oily phases, forming a layer that prevents the coalescence of the drops. The method of obtaining nanofibrils is green due to its low environmental impact. Therefore, chitin fibrils were produced in the present study and obtained through a bioprocess from shrimp waste. In addition to the above, they are biodegradable, unlike commercial lubricants derived from petroleum, and can also present toxicity and cause diseases. Chitin was fibrillated in different phases by mechanical treatments and purified from its deproteinization and demineralization to partial deacetylation and characterization. Chitin fibrils were used to emulsify jatropha oil (Jatropha curcas), which is a non-edible biodegradable oil with remarkable lubricity properties. On the other hand, chitin fibrils retain hydrophobic and hydrophilic residues, improving stability through interaction with the continuous (water) and dispersed (oil) phases in the emulsion. Additionally, fibrillation increased the contact area of the colloidal suspension of the polymer at the interface. The performance of the emulsions with chitin fibrils was comparable and even better than that observed with synthetic oil in real turning operations of AISI 1018 steel bars using minimum amounts of lubrication and performing wear tests. Replacing conventional lubricants with chitin fibril-based emulsions can contribute to the conservation of biodiversity and help minimize soil and water pollution.