Proyecto final - Taller de Investigación II PDF

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Instituto Tecnológico de Acapulco

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ACAPULCO DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y BIOQUÍMICA.

Taller de Investigación ll “ELABORACIÓN DE PAPEL A PARTIR DE LA EXTRACCIÓN DE CELULOSA EN COLILLAS DE CIGARRO UTILIZANDO EL HONGO PLEUROTUS OSTREATUS.” Docente: Nyx Anaid Vargas Sotomayor

Integrantes del equipo • • • • •

Beltrán Flores Mildred Jacqueline Caro Bejarano Brayan Adolfo Cobo Remis Arantxa Nicole Cobo Remis Aroa Fabiola García Palma Daniel

17320295 18320319 18320327 17320309 16320362

Acapulco, Gro; a 18 de noviembre del 2020

Selección y delimitación del tema. El presente análisis se llevó a cabo en las instalaciones del Instituto Tecnológico de Acapulco, con aproximadamente 4,350 estudiantes de los cuales cerca 1,566 alumnos son fumadores activos (de acuerdo al promedio de estudiantes en Acapulco en relación a la matrícula del Instituto Tecnológico de Acapulco).

Dentro del plantel se determinó que cerca del 85% de los fumadores activos (1,332 estudiantes) desechan de manera incorrecta las colillas de tabaco, ya que los principales lugares donde se presentó un cumulo de desechos fueron las áreas verdes, canales, alcantarillas y no obstante en bancas y áreas recreativas, así como en cerca del 35% del suelo total del plantel.

La obtención de las muestras se realizó con una campaña de recolección en todo el Instituto Tecnológico de Acapulco, en la cual se localizaron los puntos con mayor índice de contaminación por este residuo, en las instalaciones se colocaron puntos de recolección y se hizo un llamado a los estudiantes para que depositaran las colillas en los contenedores y así contribuir al proyecto disminuyendo la contaminación de estos residuos.

Para conseguir la muestra del hongo se realizó la tarea de investigar el lugar y el clima en los cuales se podría dar. En Acapulco Gro. se puede conseguir en la parte alta del puesto debido a que es en la zona donde hay más humedad, pero las condiciones climáticas del puerto no eran las óptimas ya que se encontraba en época de secas. Se buscó en lugares colindantes al puerto y estado, se encontró que en Michoacán se podía obtener, pero se salía del presupuesto el ir todo el equipo a traer muestras, por lo que se contactó con un proveedor que facilito la obtención del hongo.

I

Actividades

Proponer ideas

de proyecto

Proponer

alternativas,

diagnóstico de las

condiciones e

hipótesis

Realizar

investigaciones de

los proyectos

alternativos

Realizar análisis

FODA de los

proyectos que se

quieran realizar.

Seleccionar

proyecto a

investigar y

desarrollar

Situar el proyecto

dentro de algunos

II

20

19

18

13/01/2021--20/01/2021

06/01/2021--13/01/2021

30/12/2020--06/01/2021

23/12/2020--30/12/2020

16/12/2020--23/12/2020

09/12/2020--16/12/2020

02/12/2020--09/12/2020

25/11/2020--02/12/2020

18/11/2020--25/11/2020

11/11/2020--18/11/2020

04/11/2020--11/11/2020

28/10/2020--04/11/2020

21/10/2020--28/10/2020

14/10/2020--21/10/2020

07/10/2020--14/10/2020

30/09/2020--07/10/2020

23/09/2020--30/09/2020

Cronograma de actividades

Del trabajo de investigación

Semanas

tipos de investigación Investigar artículos que se relacionen con el proyecto Implementar técnicas e instrumentos de recolección de datos Redactar antecedentes del problema Formular hipótesis Justificar el proyecto Redacción del marco teórico Diseñar el método utilizado para la investigación Redacción de los análisis obtenidos Conclusiones Redacción del documento final

III

Del experimento en laboratorios

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

Actividades

1

Semanas

Inicio de proyecto

Recolección de colillas Recolección de muestra. Proceso de degradación Lavado Filtrado Blanqueo Escurrimiento Alisado Secado Tratamiento de la superficie Obtención de papel

IV

Índice Selección y delimitación del tema. ....................................................................... I Cronograma de actividades ................................................................................. II Del trabajo de investigación ............................................................................. II Del experimento en laboratorios ..................................................................... IV Índice de ilustraciones .......................................................................................... X Índice de tablas .................................................................................................... XI 1. Objetivos ....................................................................................................... 12 1.1

Objetivo general ..................................................................................... 12

1.2 Objetivos específicos ................................................................................ 12 2. Planteamiento y descripción. ...................................................................... 13 3. Antecedentes. ............................................................................................... 14 4. Justificación del problema ........................................................................... 19 5. Hipótesis........................................................................................................ 20 5.1

Hipótesis central .................................................................................... 20

5.2

Hipótesis nulas. ...................................................................................... 20

6. Abstract ......................................................................................................... 21 6.1

Resumen ................................................................................................. 21

6.2

Abstract................................................................................................... 21

7. Introducción .................................................................................................. 23 8. Marco teórico ................................................................................................ 24 8.1

Encuadre teórico Hongo Basidiomiceto .............................................. 24

8.1.1

Nutrición ........................................................................................... 25

8.1.2

Grupos saprofitos............................................................................ 25 V

8.1.3

Grupos parásitos ............................................................................. 25

8.1.4

Grupos simbiontes .......................................................................... 26

8.1.5

Hábitat .............................................................................................. 27

8.1.6

Reproducción................................................................................... 27

8.1.7

El cultivo del hongo......................................................................... 27

8.1.8

La biorremediación.......................................................................... 28

8.2

Basidiomicetos que degradan colillas de cigarro ............................... 29

8.3

Enzimas fúngicas y elaboración del papel .......................................... 30

8.3.1

Celulosa ............................................................................................ 30

8.3.2

Colillas de cigarro............................................................................ 31

8.3.3

Componentes ................................................................................... 31

8.4

Empresas dedicadas a reciclar de colillas de cigarro ........................ 32

8.4.1

Terra Cycle ....................................................................................... 32

8.4.2

InnovaGreen Systems ..................................................................... 32

8.5

Marco histórico ...................................................................................... 32

8.5.1

Breve historia de la colilla de cigarro ............................................ 32

8.5.2

Historia del papel: los orígenes en china ...................................... 33

8.5.3

Historia del papel: la introducción en el mundo árabe ................ 33

8.5.4

La llegada del papel a Europa ........................................................ 34

8.6

El papel como medio de comunicación de masas .............................. 35

8.6.1

El impacto medioambiental del papel y las opciones ecológicas36

8.6.2

Las alternativas al papel ................................................................. 36

8.6.3

Introducción de los hongos al campo científico........................... 36

8.7

Marco conceptual ................................................................................... 37

8.7.1

Acetato de celulosa: ........................................................................ 37

VI

8.7.2

Basidiomicetos: ............................................................................... 38

8.7.3

Blanquear: ........................................................................................ 38

8.7.4

Celulosa: ........................................................................................... 38

8.7.5

Colilla: ............................................................................................... 38

8.7.6

Conservación: .................................................................................. 38

8.7.7

Contaminar: ...................................................................................... 38

8.7.8

Dióxido de cloro (ClO2) ................................................................... 39

8.7.9

Papel: ................................................................................................ 39

9. Metodología................................................................................................... 40 10.

Diseño metodológico ................................................................................ 41

10.1 Tipo y Nivel de investigación ................................................................ 41 10.2 Delimitación del universo y muestras .................................................. 41 10.3 Filtros de cigarro y filtro de acetato de celulosa ................................. 42 10.4 Aditivos químicos .................................................................................. 43 10.5 Método de extracción ............................................................................ 43 10.6 Tratamiento de desechos sólidos......................................................... 44 10.7 Métodos de prueba ................................................................................ 44 10.8 Cenizas.................................................................................................... 44 10.9 Aparatos y Equipo.................................................................................. 44 10.10

Preparación de la muestra ................................................................. 44

10.11

Procedimiento ..................................................................................... 45

10.12

Procedimientos de experimentación................................................. 45

10.12.1

Recolección de las colillas de cigarro ........................................ 45

10.12.2

Conservación del hongo pleurotus ostreatus (Basidiomiceto) 46

10.12.3

Degradación del acetato de celulosa por medio del hongo ..... 47

VII

10.12.4

Lavado de pulpa de celulosa ....................................................... 48

10.12.5

Filtrado .......................................................................................... 49

10.12.6

Blanqueo de la pasta de celulosa ............................................... 49

10.12.7

Elaboración de mezcla ................................................................. 50

10.12.8

Escurrimiento de la celulosa ....................................................... 51

10.12.9

Alisado de la pasta de celulosa .................................................. 52

10.12.10 Secado de la celulosa .................................................................. 52 10.12.11 Formación de la hoja.................................................................... 53 10.12.12 Secado de la hoja y obtención de la hoja final .......................... 53 10.12.13 Evaluación de la calidad del papel.............................................. 53 10.12.14 Rendimiento del proceso de elaboración de papel. ................... 54 11.

Resultados ................................................................................................. 55

11.1 Condiciones de Cultivo del Pleorutus Ostreatus ................................ 55 11.2 Obtención del micelio de pleurotus ostreatus. ................................... 55 11.3 Siembra o multiplicación del micelio en el sustrato final. .................. 56 11.4 Fase de producción del pleurotus ostreatus ....................................... 57 11.5 Obtención de la pulpa ............................................................................ 59 11.6 Blanqueo ................................................................................................. 59 11.7 Número de kappa en la pulpa ............................................................... 59 11.8 Lignina en la pulpa ................................................................................. 60 11.9 Papel de celulosa obtenido ................................................................... 62 11.10

Blancura de la lámina de papel .......................................................... 62

11.11

Variables de calidad de las láminas de papel................................... 64

11.12

Rendimiento del proceso ................................................................... 65

12.

Resultados de la cinética de crecimiento. .............................................. 66

VIII

12.1 Análisis de la cinética de crecimiento .................................................. 66 12.2 Análisis de la cinética de crecimiento del hongo pleorutus ostreatus degradando colillas de cigarro. ...................................................................... 67 13.

Resultados de la degradación de la colilla.............................................. 69

14.

Conclusión. ................................................................................................ 71

15.

Anexos ....................................................................................................... 73

16.

Referencias ................................................................................................ 89

IX

Índice de ilustraciones Ilustración 1.Diagrama de flujo .......................................................................... 40 Ilustración 2.Recolección colillas de cigarro .................................................... 45 Ilustración 3.Hongo Pleorutus Ostreautus....................................................... 46 Ilustración 4.Degradación del Acetato de celulosa .......................................... 47 Ilustración 5.Pulpa de celulosa previa al proceso de lavado .......................... 49 Ilustración 6. Blanqueo de la pasta de celulosa ............................................... 50 Ilustración 7.Escurrimiento de la celulosa ........................................................ 51 Ilustración 8. Secador casero............................................................................. 53 Ilustración 9.Esporografía .................................................................................. 55 Ilustración 10. Incubación .................................................................................. 56 Ilustración 11.Siembra o multiplicación del micelio en el sustrato final ........ 57 Ilustración 12.Producción del pleorutus ostreatus .......................................... 58 Ilustración 13.Pulpa de celulosa resultante del proceso de blanqueo ........... 59 Ilustración 14.Papel de celulosa obtenido del pulpeo y blanqueado ............. 62 Ilustración 15.Gráfica CIE XYZ del estándar de papel. .................................... 62 Ilustración 16.Gráfica CIE XYZ de las muestras de papel................................ 63 Ilustración 17.Gráfica CIE XYZ de las muestras de papel................................ 64 Ilustración 18.Cinetica de crecimiento de Pleurotus ostreatus ...................... 66 Ilustración 18.Cinetica de crecimiento de Pleurotus ostreatus ...................... 67 Ilustración 19.Cinetica de crecimiento de Pleurotus ostreatus con colilla de cigarro .................................................................................................................. 68 Ilustración 20.Diagrama de flujoFigura 7. Secador casero. ............................. 79 Ilustración 21.Diagrama de flujoFigura 7. Secador casero. ............................. 79 Ilustración 22.Diagrama de flujoFigura 7. Secador casero. ............................. 79

X

Índice de tablas Tabla 1.Determinación de consistencia de la pulpa ......................................... 50 Tabla 2.Tipo de gramaje...................................................................................... 54 Tabla 3.Resultados del Número de Kappa la pulpa ......................................... 60 Tabla 4.Resultados del porcentaje de lignina y alfacelulosa presente en la pulpa. .................................................................................................................... 61 Tabla 5.Resultados del rendimiento del proceso de pulpeado ....................... 61 Tabla 6.Resultados blancura de láminas de papel ........................................... 62 Tabla 7.Valores para el diagrama de cromaticidad .......................................... 64 Tabla 8.Resultados va...