Contenido en lignina klason, holocelulosa, celulosa y hemicelulosa en un compost

Muchos residuos orgánicos tienen un alto contenido de materia orgánica de naturaleza lignocelulósica, especialmente los de origen vegetal (como es el caso del “alperujo”). Sus componentes se caracterizan por ser grandes polímeros que otorgan a las plantas una estructura física adecuada, sobre todo rigidez y elasticidad para sus tallos. Son muy complejos químicamente hablando y presentan una baja biodegradación durante el compostaje. Si queréis profundizar sobre la importancia de estos componentes, en especial por su papel en la formación de las sustancias húmicas, podéis consultar la siguiente entrada:
A continuación, os pongo los procedimientos para la cuantificación de algunos de sus componentes, especialmente la lignina klason, la holocelulosa, la celulosa y la hemicelulosa.

Determinación de lignina klason.

Fuente: Wikipedia
Se considera como lignina Klason el residuo insoluble que queda después de un ataque ácido del compost, y se determina según la norma ANSI/ASTM (American National Standard Institute, 1977a).
Reactivos:
– Ácido sulfúrico al 72% (H2SO4).
Procedimiento:

Se pesa 1 g de muestra (P1), con precisión de 0,0001 g, se mezcla bien con 15 ml de H2SO4 72% y se deja reposar 12-24 horas. Se transvasa el contenido del vaso a un matraz de 1.000 ml y se añaden 560 ml de agua desionizada para pasar de H2SO4 72% a H2SO4 3%. El matraz se conecta a un refrigerante y se mantiene a ebullición durante 4 horas en una manta calefactora, al cabo de las cuales se deja sedimentar el sólido y se filtra en una placa filtrante, previamente secada en estufa a 105 ºC y pesada (P2).
El sólido filtrado se lava con abundante agua desionizada caliente hasta que el pH del agua de lavado no sea ácido, se seca en estufa a 105 ºC durante 12 horas y se pesa (P3). Se toman unos 100 mg del sólido seco y se calcinan en mufla a 430 ºC durante 24 horas, obteniéndose así su porcentaje en materia orgánica (MOlig). El contenido en lignina se calcula con la siguiente expresión:
Lignina (%) =  [(P3 – P2) x (% MOlig) x 100] / [P1 x (100 – % H)]
donde % H es el porcentaje de agua respecto a muestra liofilizada y molida.

Determinación de holocelulosa.

Se considera como holocelulosa al producto obtenido después de la deslignificación de la muestra de compost y se determinó según la técnica descrita por Browning (1967).
Reactivos:
– Ácido acético glacial (CH3COOH).
– Clorito sódico (NaClO2).
Procedimiento:
Se pesan 2 g de muestra (P1), con precisión de 0,0001 g, en un erlenmeyer de 250 ml de capacidad y se añaden 63 ml de agua desionizada. A la suspensión se le añaden 0,2 ml de CH3COOH y 0,6 g de NaClO2. Se cubre con un vidrio de reloj y se introduce al baño maría (70-80 ºC), agitando de vez en cuando. Este proceso se repite dos veces más. Al finalizar la tercera hora, se coloca el erlenmeyer en un baño de agua-hielo hasta que la temperatura baje a los 10 ºC. Se filtra en placa filtrante, previamente pesada (P2) y se lava con agua desionizada hasta la eliminación de la coloración amarilla. Posteriormente se lava con agua desionizada, se deja secar a 60 ºC y se pesa (P3). Al sólido obtenido se le determinan los porcentajes de humedad (% Hholo) y de la materia orgánica (% MOholo) del mismo modo que en los apartados 6.1.2 y 6.1.4, respectivamente. El contenido de holocelulosa se calcula de acuerdo con la expresión:
Holocelulosa (%) = [(P3 – P2) x (100 – % Hholo) x (% MOholo)] / [P1 x (100 – % H)]
donde % H es el porcentaje de agua con respecto a muestra liofilizada y molida.

Determinación de celulosa.

Se determinó según la norma ANSI/ASTM (American National Standards Institute, 1977b).
Reactivos:
– Hidróxido sódico (NaOH) al 17,5% y 8,3%.
– Ácido acético glacial (CH3COOH) al 10 %.
Procedimiento:
Se pesa 1 g de holocelulosa (P1), con precisión de 0,0001 g, en un erlenmeyer de 100 ml. Se añaden 5 ml de NaOH 17,5% mezclando con una varilla de vidrio. Cada 5 minutos se añaden 2,5 ml de NaOH 17,5% hasta consumir un total de 12,5 ml y se mantiene 30 minutos a temperatura ambiente. Se añaden 16,5 ml de agua desionizada a 20 ºC para pasar de NaOH 17,5% a 8,3%, se mezcla bien y se mantiene durante 1 hora a temperatura ambiente. A continuación se filtra en placa filtrante de peso conocido (P2) y se lava con 50 ml de NaOH 8,3% y posteriormente con agua desionizada. Se repite el lavado con NaOH 8,3% y agua desionizada dos veces. Se corta la succión y se añaden 7,5 ml de CH3COOH 10% y se deja en contacto 3 minutos. Se vuelve a conectar el vacío y se lava con agua desionizada hasta neutralidad del filtrado. Se seca a 105 ºC en estufa durante 12 horas y se pesa (P3). Se calcula el contenido en materia orgánica del sólido obtenido (% MOcel), del mismo modo que en el apartado 6.1.4 y el contenido en celulosa se calcula de acuerdo con la expresión:
Celulosa (%) = [(P3 – P2) x (% MOcel) x (% Holocelulosa) x 100] / [P1 x (% MOholo) x (100 – % Hholo)]

Determinación de hemicelulosa.

El contenido en hemicelulosa se calculó por diferencia entre el contenido de holocelulosa y el de celulosa.
Fuente: Wikipedia

Bibliografía

  • ANSI/ASTM., 1977a. Standard test methods for lignin in wood D 1106-56. American National Standard Institute, Washington DC.
  • ANSI/ASTM., 1977b. Standard test methods for alpha-cellulose in wood D 1103-60. American National Standard Institute, Washington DC.
  • Browning, B.L., 1967. Methods of wood chemistry. Interscience Publishers, New York, USA.
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