Almidón termoplástico para el diseño de aplicaciones medioambientales sostenibles
- Autores: Daniel Domene López
- Directores de la Tesis: Juan Carlos García Quesada (dir. tes.), Ignacio Martín Gullón (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat d'Alacant / Universidad de Alicante ( España ) en 2020
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José María Kenny (presid.), Alfonso Jiménez Migallón (secret.), María Consuelo González Martínez (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Química por la Universidad de Alicante
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: RUA
- Resumen
Los materiales plásticos han demostrado ser una de las mayores invenciones que ha ideado el ser humano. Su liviandad, resistencia y poca reactividad química han hecho que hoy día se puedan encontrar en prácticamente todos los lugares y en todas las aplicaciones. Sin ir más lejos, recientemente se ha comprobado la gran dependencia que la sociedad tiene en este tipo de materiales debido a la crisis sanitaria provocada por la pandemia global del COVID-19. Estos plásticos, provenientes de fuentes fósiles no renovables, tienen una producción anual que supera los 350 millones de toneladas y las previsiones en cuanto a su producción no hacen más que aumentar, superando los 400 millones de toneladas en la próxima década. Y es que, la funcionalidad que ofrecen los plásticos es difícilmente sustituible hoy día.
Lamentablemente, las mismas características que hacen de los plásticos unos materiales tan útiles, son las que provocan, al mismo tiempo, que se conviertan en los potenciales actores de un problema medioambiental de una gravedad suficiente como para que las administraciones hayan puesto su foco en él. Los residuos plásticos se pueden categorizar como micro-, meso- o macroplásticos que, debido a su naturaleza química, son resistentes a la mayoría de procesos de degradación, permaneciendo en la naturaleza durante periodos de tiempos muy amplios, llegando a varios cientos de años. Esta contaminación afecta tanto a los terrenos y vías fluviales, como a los océanos y otro tipo de ecosistemas marinos. Contextualizando el problema, desde el año 2015, del total de residuos plásticos producidos, tan solo el 12% fueron incinerados y, algo menos del 10%, reciclados.
En los últimos años, las administraciones han legislado con la finalidad de reducir este tipo de contaminaciónb, poniendo especial énfasis en aquellas aplicaciones plásticas de un solo uso, causantes directamente de casi el 40% de todos los residuos plásticos en el medioambiente.
Además, los centros de investigación trabajan día a día para conseguir un sustituto viable a este tipo de materiales. Esta última estrategia es la más interesante pues, si no se puede cambiar el modelo de uso de los materiales plásticos, lo mejor que se puede hacer es cambiar el material con el que se fabrican esos productos plásticos con la finalidad de tener productos que sean completamente respetuosos con el medio ambiente.
El objetivo principal de la investigación presentada en este documento ha sido la profundización en esta estrategia. Esto es, en la elaboración de nuevos materiales biobasados, biodegradables e hidrosolubles, que sean capaces de sustituir de manera real y eficaz a los polímeros convencionales en aplicaciones de un solo uso, como las empleadas en el sector del embalaje o la alimentación. El presente documento, se divide en tres secciones claramente diferenciadas. En la primera se expone una revisión sobre el problema medioambiental provocado por los residuos plásticos, así como una descripción detallada de las alternativas biopoliméricas que, actualmente, se encuentran en el mercado. Seguidamente se realiza una introducción a los materiales basados en almidón termoplástico (TPS), prestando especial atención a la estructura y composición de los granos de almidón como principal protagonista de esta tesis doctoral. También en esta primera sección se detallan los objetivos de la investigación, así como los principales resultados obtenidos en la misma. En la segunda sección se adjuntan los artículos publicados que componen esta tesis y, finalmente, en la tercera sección, se presentan los anexos.
En la sección 2, la investigación ha quedado dividida en cuatro publicaciones, en las que se ha realizado una investigación orientada a ampliar el conocimiento sobre cómo afectan diferentes características de los granos de almidón (contenido en amilosa, monoésteres fosfato, peso molecular…) en las propiedades finales de los filmes de TPS fabricados a partir de diferentes plastificantes (glicerina y líquido iónico) [Artículo_1 y Artículo_2], estudiando además el efecto que tienen en los mismos la adición de nanocargas como nanotubos de carbono [Artículo_3]. Estos filmes se han estudiado mediante la técnica conocida como "casting". Además, se han realizado blends de almidón termoplástico junto con alcohol polivinílico con la finalidad de procesar materiales de TPS mediante "mezcla en fundido". Estas mezclas se han aditivado con colofonia, con el objetivo de estudiar como afecta este aditivio a las propiedades finales del TPS [Artículo_4].
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Polym. Degrad. Stab. 60, 79–84 (1998).
2. O’Brine, T. & Thompson, R. C. Degradation of plastic carrier bags in the marine environment. Mar. Pollut. Bull. 60, 2279–2283 (2010).
3. Colton, J. B., Knapp, F. D. & Bums, B. R. Plastic Particles in Surface. Science (80-. ).
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4. Thompson, R. C. et al. Lost at Sea: Where Is All the Plastic? Science (80-. ). 304, 838 (2004).
5. Gregory, M. R. The hazards of persistent marine pollution: Drift plastics and conservation islands. J. R. Soc. New Zeal. 21, 83–100 (1991).
