Valorización de cáscaras de pistacho como material compuesto verde: un enfoque que contribuye al desarrollo sustentable

Descargas: 83

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.56845/rebs.v8i1.672

Palabras clave:

material biocompuesto, cáscaras de pistacho, residuos agroindustriales, material sustentable

Resumen

El aumento en la producción de plásticos convencionales ha generado una crisis ambiental que es difícil de revertir. En respuesta a este problema, este estudio propone el desarrollo de un material compuesto verde (GCM, por sus siglas en inglés) a partir de cáscaras de pistacho y una matriz basada en almidón de papa, cloruro de calcio (CaCl₂) y alcohol polivinílico (PVA). Se siguió una serie de pasos para preparar el GCM, incluyendo limpieza, secado, molienda, tamizado, mezclado, moldeo por compresión y secado. Una vez obtenido el GCM, se realizó un análisis perceptual y su microestructura y dureza fueron caracterizadas mediante microscopía óptica y ensayos Vickers, respectivamente. El análisis granulométrico reveló que la muestra molida presentó una alta proporción de partículas gruesas con tamaños que varían entre 0.71 y 1.70 mm, las cuales representaron el 74.98 %. Estas partículas exhibieron una morfología compleja ligeramente alargada (circularidad = 0.73 ± 0.04 y relación de aspecto = 1.27 ± 0.16). El GCM presentó una estructura compacta con un bajo grado de porosidad y un acabado visual similar al del aglomerado de madera. El análisis perceptual realizado con expertos y no expertos mostró una buena aceptación del material, destacando su innovación, rigidez y sustentabilidad como los atributos más sobresalientes. En el análisis microestructural se observó una distribución heterogénea de las partículas, así como la presencia de poros irregulares. Finalmente, los ensayos de dureza Vickers mostraron que el GCM presentó un valor de dureza de 33.63 ± 16.49 HV, el cual es comparable al de otros materiales biocompuestos. En conclusión, fue posible producir un GCM a partir de residuos de cáscaras de pistacho con características físicas adecuadas, lo que representa una alternativa sustentable atractiva y viable para reemplazar plásticos convencionales y ofrece potencial para múltiples aplicaciones en diversos sectores industriales.

Citas

Arzumanova, N. B. (2021). Polymer biocomposites based on agro waste: Part III. Shells of various nuts as natural filler for polymer composites. New Materials, Compounds and Applications, 5(1), 19–44.

Balasundar, P., Narayanasamy, P., Senthil, S., Al-Dhabi, N. A., Prithivirajan, R., Kumar, R. S., Ramkumar, T., & Bhat, K. S. (2019). Physico-chemical study of pistachio (Pistacia vera) nutshell particles as a bio-filler for eco-friendly composites. Materials Research Express, 6(10), 105339. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab3b9b

Carus, M., Eder, A., & Beckmann, J. (2014). GreenPremium prices along the value chain of biobased products. Industrial Biotechnology, 10(2), 83–88. https://doi.org/10.1089/ind.2014.1512

Huss, J. C., Antreich, S. J., Bachmayr, J., Xiao, N., Eder, M., Konnerth, J., & Gierlinger, N. (2020). Topological interlocking and geometric stiffening as complementary strategies for strong plant shells. Advanced Materials, 32(48), 2004519. https://doi.org/10.1002/adma.202004519

Kashaninejad, M., & Tabil, L. G. (2011). Pistachio (Pistacia vera L.). En E. M. Yahia (Ed.), Postharvest biology and technology of tropical and subtropical fruits (pp. 218–247e). Woodhead Publishing. https://doi.org/10.1533/9780857092618.218

Lala, S. D., Deoghare, A. B., & Chatterjee, S. (2018). Mechanical and morphological characterization of walnut shell reinforced epoxy composite. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 377(1), 012011. https://doi.org/10.1088/1757-899X/377/1/012011

Manu, T., Nazmi, A. R., Shahri, B., Emerson, N., & Huber, T. (2022). Biocomposites: A review of materials and perception. Materials Today Communications, 31, 103308. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2022.103308

Mariano, M., Zornio, C. F., Fakhouri, F. M., & Martelli, S. M. (2017). Influence of natural fillers size and shape into mechanical and barrier properties of biocomposites. En V. K. Thakur, M. K. Thakur, & M. R. Kessler (Eds.), Handbook of composites from renewable materials (1ª ed., pp. 459–487). Wiley. https://doi.org/10.1002/9781119441632.ch56

McNeill, D. C., Pal, A. K., Nath, D., Rodriguez-Uribe, A., Mohanty, A. K., Pilla, S., Gregori, S., Dick, P., & Misra, M. (2024). Upcycling of ligno-cellulosic nutshells waste biomass in biodegradable plastic-based biocomposites uses—A comprehensive review. Composites Part C: Open Access, 14, 100478. https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2024.100478

Nicolás-Bermúdez, J., Arzate-Vázquez, I., Chanona-Pérez, J. J., Méndez-Méndez, J. V., Rodríguez-Castro, G. A., & Martínez-Gutiérrez, H. (2018). Morphological and micromechanical characterization of calcium oxalate (CaOx) crystals embedded in the pecan nutshell (Carya illinoinensis). Plant Physiology and Biochemistry, 132, 566–570. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2018.10.008

Nunes, F. M., Moraes, J. A. R., Machado, Ê. L., Lutterbeck, C. A., Rizzetti, T. M., & Santana, R. M. C. (2024). Rice-based biocomposites: The influence of the rice husk granulometry on physical and biodegradation properties of rice bran matrix biocomposites. Journal of Material Cycles and Waste Management, 26(5), 2935–2946. https://doi.org/10.1007/s10163-024-02009-2

Queirós, C. S. G. P., Cardoso, S., Lourenço, A., Ferreira, J., Miranda, I., Lourenço, M. J. V., & Pereira, H. (2020). Characterization of walnut, almond, and pine nut shells regarding chemical composition and extract composition. Biomass Conversion and Biorefinery, 10(1), 175–188. https://doi.org/10.1007/s13399-019-00424-2

Rafiee, K., Schritt, H., Pleissner, D., Kaur, G., & Brar, S. K. (2021). Biodegradable green composites: It’s never too late to mend. Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry, 30, 100482. https://doi.org/10.1016/j.cogsc.2021.100482

Sauerwein, M., Karana, E., & Rognoli, V. (2017). Revived beauty: Research into aesthetic appreciation of materials to valorise materials from waste. Sustainability, 9(4), 529. https://doi.org/10.3390/su9040529

Taib, N.-A. A. B., Rahman, M. R., Huda, D., Kuok, K. K., Hamdan, S., Bakri, M. K. B., Julaihi, M. R. M. B., & Khan, A. (2023). A review on poly lactic acid (PLA) as a biodegradable polymer. Polymer Bulletin, 80(2), 1179–1213. https://doi.org/10.1007/s00289-022-04160-y

Thundathil, M., Nazmi, A. R., Shahri, B., Emerson, N., Müssig, J., & Huber, T. (2023). Visual–tactile perception of biobased composites. Materials, 16(5), 1844. https://doi.org/10.3390/ma16051844

Xiao, N., Felhofer, M., Antreich, S. J., Huss, J. C., Mayer, K., Singh, A., Bock, P., & Gierlinger, N. (2021). Twist and lock: Nutshell structures for high strength and energy absorption. Royal Society Open Science, 8(8), 210399. https://doi.org/10.1098/rsos.210399

Yu, Z., Wu, Y., Mou, Q., Li, X., Li, T., Cai, Z., He, L., & Li, X. (2025). Green and sustainable metal-reinforced bamboo composites with high self-bonding performances. Industrial Crops and Products, 223, 120053. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2024.120053

Descargas

Publicado

2026-02-17

Cómo citar

Gutiérrez-Aldana, N., Arzate-Vázquez, I., Méndez-Méndez , J. V., Martínez-Gutiérrez, H., & Chanona-Pérez, J. J. (2026). Valorización de cáscaras de pistacho como material compuesto verde: un enfoque que contribuye al desarrollo sustentable. Renewable Energy, Biomass & Sustainability, 8(1), 46–53. https://doi.org/10.56845/rebs.v8i1.672

Número

Sección

Articles