Los materiales compuestos (MCs) están formados básicamente por una matriz y un refuerzo. Tanto la matriz como el refuerzo cumplen una función y tienen unas propiedades individuales, que se complementan en el material que conforman.
La explotación, obtención y disposición final de los materiales sintéticos que son usados como constituyentes en materiales compuestos, generalmente causan un impacto negativo sobre el medio ambiente, por lo que se busca sustituirlos por materiales naturales. Estos últimos son biodegradables, fáciles de manipular y menos tóxicos. Así se hace uso de una fuente renovable como el fruto de la palma de coco que puede favorecer el entorno social y ambiental.
El fruto de la palma de coco consta de tres partes principales: endocarpio, mesocarpio y endospermo. De las tres, el endocarpio es la parte más dura, similar a una madera y aprovechado principalmente en la elaboración de artesanías y como combustible, pero generalmente desechado.
La obtención de nuevos materiales compuestos degradables o biodegradables en aplicaciones de ingeniería, representa retos tecnológicos. Aunque el desarrollo del tema en el país es nuevo, los avances con fibras naturales y biopolímeros han mostrado resultados satisfactorios; sin embargo, el endocarpio del coco no ha sido tema de estudio.
En este artículo se presenta una descripción, en términos generales, de algunos materiales compuestos elaborados con fibras naturales y con material particulado, haciendo énfasis en el endocarpio de coco. De igual manera, se describen aspectos generales del sector que involucra la producción de este fruto. Sin embargo, este artículo de revisión propone principalmente la fabricación de dos tipos de materiales compuestos y además, expone el contexto general del impacto que estos pudieran tener. Este análisis de factibilidad hace parte complementaría del desarrollo experimental, que se ejecuta de manera paralela.
Se estima que cerca de 70.000 hectáreas de tierras colombianas son aptas para el cultivo del coco, destacándose en el Litoral Atlántico las regiones de Santa Marta, Dibulla, Urabá e Islas de San Andrés y Providencia, y en el Litoral Pacífico, los departamentos de Nariño y Cauca.
En el trabajo realizado, para seleccionar una matriz apropiada que pudiera ser reforzada con endocarpio de coco pulverizado, se tuvo en cuenta la naturaleza química de cada constituyente, para garantizar una buena interfase.
El endocarpio está constituido mayormente por celulosa, hemicelulosa y lignina. Todos estos polímeros se caracterizan por tener anillos aromáticos y presencia del grupo hidróxilo (-OH). La celulosa es un polisacárido formado por unidades de glucosa. La hemicelulosa está formada por diferentes monómeros, entre los cuales se caracterizan la glucosa, galactosa, manosa, arabinosa y xilosa [8]. La lignina se destaca por la presencia de unidades de vainillina y siringilaldehído.
Las anteriores lignocelulosas tienen anillos relativamente neutros y estables. Sin embargo, la presencia de los grupos aldehído (-CHO), hidróxilo (-OH) y éter (-O-) dentro del anillo, les otorga un carácter “polar”.
Por lo tanto, el endocarpio puede formar una buena interfase con un polímero que posea una estructura química semejante, de modo que los “polos” positivos del refuerzo interactúen con los “polos” negativos de la matriz y viceversa. Por esta razón se seleccionaron el poliuretano y el almidón para ser reforzados con endocarpio de coco pulverizado.
Colombia cuenta con las condiciones geográficas apropiadas para el cultivo de la palma de coco, y contribuye con un 0,23 % a la producción mundial de su fruto. Sin embargo la situación de los productores nacionales de coco es desfavorable puesto que el costo del producto no es competitivo frente al de países vecinos.
Algunas de las causas incluyen las dificultades en el transporte y la falta de la tecnificación adecuada para el mantenimiento del cultivo. Como consecuencia ha resultado más económico importar el fruto El endocarpio de coco sigue considerándose un desecho que podría aprovecharse a mayor escala para obtener un beneficio ambiental y económico. Esta parte del fruto de la palma de coco ha sido empleada como refuerzo en materiales compuestos con resultados satisfactorios en otros países. Sin embargo en Colombia no se han desarrollado ecocompuestos o biocompuestos reforzados con endocarpio de coco, por lo tanto, se desconocen sus propiedades.
Paralelo al desarrollo de este artículo, se está llevando a cabo, un eco-compuesto formado con poliuretano reforzado con endocarpio de coco, y otro a partir de almidón de yuca con el mismo refuerzo.
Se obtendrán las propiedades mecánicas y otras características importantes de los compuestos obtenidos para evaluar su aplicabilidad en la ingeniería y diseño, en general.
