Evaluación de paneles ecológicos de podas de palmera con ácido cítrico como ligante natural

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1 Evaluación de paneles ecológicos de podas de palmera con ácido cítrico como ligante natural Antonio Ferrández García, Clara Eugenia Ferrández García, Manuel Ferrández-Villena, Teresa García Ortuño, Mª Teresa Ferrández García grupodeinvestigación_materialesdeconstrucciónapartirderesíduosvegetales

2 1. Antecedentes Aislantes térmicos Capacidad de aislamiento térmico Impactos medioambientales: Consumo de energía, especialmente durante la fabricación y el transporte. Consumo de energía del edificio como consecuencia de un aislamiento deficiente. Contaminación del aire, del suelo o del agua provocada por el uso de sustancias peligrosas o nocivas. Extracción o explotación de materias primas no renovables. Generación de residuos peligrosos. Generación y eliminación de residuos, incluyendo los embalajes. Las fibras vegetales puedan ser más económicas, ligeras y respetuosas con el medio ambiente y son una alternativa a las fibras sintéticas (Zhu et al. 2014) Problemática El consumo energético de los edificios 24% de la energía Gasto en climatización 40% Problemática Materiales aislantes tecnificados: Impacto ambiental

3 1. Antecedentes Problemática Residuos vegetales Quema Vertedero Triturado y enterrado Beneficio Materiales aislantes Económico Ambiental Reciclable Debido a los problemas ambientales Incremento del uso de recursos renovables y ecológicos Aumento la investigación sobre el uso de fibras vegetales en el desarrollo de nuevos productos aislantes térmicos Uso de adhesivos naturales Hay gran cantidad de residuos vegetales Problemática Beneficio de su utilización Mayoría de estudios: Elaboración de compost Alimentación animal Investigaciones sobre propiedades aislantes

4 1. Antecedentes Estudios Residuos vegetales Como material aislante térmico Estudios Adhesivos naturales para paneles aislantes Investigaciones sobre propiedades aislantes de residuos vegetales: Cáscara de coco (Alavez-Ramirez et al. 2012).) Residuos de papel y médula de maíz (Lertsutthiwong et al., 2008) Fibras de kenaf (Ardente et al., 2008) Tallo de algodón (Zhou et al., 2010, Ferrández-Garcia et al., 2013) Cáscara de coco y bagazo (Panyakaew and Fotios, 2011) Cáñamo (Behzad and Sain, 2007; Benfratello et al., 2013) Palmera datilera y yeso (Chikhi et al., 2013) Lino (Murphy and Norton, 2008) Lino y cáñamo (Kymalainen and Sjoberg, 2008) Tallo de arroz (Ferrández García et al., 2017) Sisal (Kalaprasad et al. (2000) Bagazo de caña de azúcar (Liao et al., 2016), Caña común (Ferrández García et al., 2017) Palmera canaria (Ferrández García et al., 2017) Investigación con adhesivos naturales para paneles aislantes: Lignina (El Mansouri and Salvadó 2006).) Almidón (Ferrández García et al. 2012) Taninos (Guimarães et al., 2014) Ácido cítrico (Liao et al., 2016)

5 Objetivos Uso de residuos como son las podas de la palmera washingtonia en la fabricación de tableros de partículas con propiedades aislantes térmicas, utilizando ácido cítrico como adhesivo natural, y fabricados con menor consumo de energía Paneles totalmente ecológicos que producirían un beneficio ambiental Falsos techos Particiones y revestimientos

6 2. Materiales y Métodos 2.1. Materiales Partículas de raquis de palmera washingtonia, ácido cítrico monohidrato y agua. Problemática Podas Palmera washingtonia

7 2. Materiales y Métodos 2.2. Proceso de fabricación + ácido cítrico + agua = Presión y Calor Tipo de tablero Nº de tableros Tamaño de partícula de palmera (mm) Tiempo (min) Partículas de palmera Agua Acido cítrico A1 5 2 a A2 5 2 a A3 5 2 a A4 5 2 a B1 5 4 a B2 5 4 a B3 5 4 a B4 5 4 a Tabla 1. Tipos de tableros elaborados

8 2. Materiales y Métodos 2.2. Proceso de fabricación Tipos de tablero Tableros lijados

9 2.3. Métodos Ensayos físicos Ensayos mecánicos Ensayos térmicos Análisis estadístico 2. Materiales y Métodos Máquina de ensayos universal Equipo de conductividad térmica por medio del flujo de aire

10 3. Resultados y Discusión 3.1. Propiedades físicas: Densidad (r) Hinchamiento en espesor (TS) Absorción de agua(wa) ρ m t 6 10 TS 2 1 b1 b2 t t t m m 0 m 0 WA %) 100 Dependen del tamaño de partícula y del porcentaje de ácido cítrico añadido

11 3. Resultados y Discusión 3.2. Propiedades mecánicas: Resistencia a flexión(mor) Módulo elasticidad (MOE) Cohesión interna (IB ) 3 F L MOR max. 1 2 b t 2 L 3 1 MOE 4 b t F F ) a a Dependen del tamaño de partícula y del porcentaje de ácido cítrico añadido 2 1 ) IB Fmáx a b.

12 3. Resultados y Discusión 3.2. Propiedades térmicas: Método de la placa caliente guardada y el método del medidor de flujo de calor (EN 12667) Nombre Conductividad Térmica λ (W/m K) Fuente Cáñamo Behzad and Sain (2007) 0,040-0,094 Kymalainen and Sjoberg (2008) Lino 0,035 a 0,075 Kymalainen and Sjoberg (2008) 0,042 Murphy and Norton (2008) Celulosa 0,038 a 0,040 Webb (2002) 0,041 0,050 Kymalainen and Sjoberg (2008) Algodón 0,040 a 0,069 Nicolajsen (2005) Lana de Oveja 0,040 Webb (2002) 0,034-0,067 Ye et al. (2006) Raquis palmera datilera Agoudjil et al. (2011) Paja de arroz 0,078 a 0,090 Ferrández García et al. (2017) Sisal Kalaprasad et al. (2000) Bagazo de caña de azúcar 0,075 Liao et al. (2016) Raquis washingtonia 0,084 a 0,090 Este trabajo Tabla 2: Coeficientes de conductividad térmica obtenidas en ensayos con diferentes fibras orgánicas. Tienen un valor similar cuando han utilizado tableros de igual densidad.

13 4. Conclusiones Los tableros obtenidos son de densidad media y ésta depende del tamaño de partícula y de la proporción de ácido cítrico. Según las propiedades mecánicas obtenidas sólo podrían utilizarse como materiales aislantes. Todos los tableros tenían un módulo de ruptura en flexión mayor que el necesario para los tableros para aislamiento. Los tableros con un 20% de ácido cítrico tienen buen comportamiento frente al agua y podrían usarse en el exterior. El tamaño de partícula del tablero es una variable importante ya que influye en todas las propiedades físicas y mecánicas. La elaboración de tableros de raquis de palmera tiene menor coste energético. El secado del material se ha realizado al exterior (sin consumo de energía) y la temperatura de la prensa (150ºC) es menor que la temperatura utilizada en la elaboración de tableros industriales (180ºC). El uso de los residuos de palmera podría ser una buena aplicación para el reciclaje y obtención de un nuevo material "verde" que produciría un beneficio industrial y ambiental.

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