Química

Compuesto plástico biodegradable con incorporación de fibras vegetales


(NC&T/INTI) En un proyecto conjunto entre INTI-Plásticos, la Universidad Nacional de San Martín, la Universidad de Buenos Aires y la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) se desarrolló un material compuesto a partir de un plástico biodegradable, obtenido a partir de recursos naturales renovables y fibras vegetales, con la finalidad de poder reemplazar los plásticos derivados del petróleo.

La mayoría de los plásticos sintéticos se obtienen de productos petroquímicos (fuentes no renovables), no son biodegradables y por lo tanto perduran en la naturaleza por largos períodos de tiempo, acumulándose y generando grandes cantidades de residuos sólidos, produciendo en consecuencia, un importante impacto medioambiental.

Como alternativa a esta problemática surgieron los plásticos biodegradables que en determinados procesos biológicos aeróbicos (compostaje) se convierten en agua, dióxido de carbono y humus, productos que no dañan el medio ambiente.

En este Proyecto se trabajó con tres poliésteres: el poli(3-hidroxibutirato) (PHB), el poli (3-hidroxibutirato-co-valerato) (PHBV) y con una mezcla comercial de PHB y policaprolactona (polímero sintético biodegradable) (PHB/PCL).

Estos materiales son poliésteres sintetizados por ciertas bacterias que en condiciones limitantes de crecimiento (altas concentraciones de carbono y ausencia de otros nutrientes esenciales como nitrógeno), acumulan estos materiales en gránulos intracitoplasmáticos como fuente de reserva de carbono y energía. El más conocido de esta familia es el PHB, que es termoplástico, altamente cristalino (60-70%), frágil, resistente al agua y a solventes. Un inconveniente en la utilización de estos plásticos es su elevado costo, el cual triplica el de los plásticos derivados del petróleo, tales como el polietileno y el polipropileno. Una posible solución es la mezcla del plástico con materiales más económicos, como las fibras vegetales que provienen, generalmente, de residuos agrícolas. Este tipo de materiales se denominan materiales compuestos, donde para que se combinen las propiedades del plástico y las propiedades de la fibra, debe haber una adhesión entre los mismos, es decir, debe existir una buena interacción entre la fibra y el plástico. Si esto no ocurre, las propiedades generales del material resultan inadecuadas.

En una primera etapa se investigó la mezcla de PHB/PCL con fibras de cáñamo tal cual se recibieron, sin ningún tipo de modificación. Se estudió la interacción entre el plástico y las fibras por espectroscopía electrónica de barrido (SEM) y se observó que el plástico no se adhería a las fibras de cáñamo. Esto sucede porque las fibras son polares (como el agua) y el polímero es no polar (como el aceite). Debido a que sus características son disímiles, no hay interacción entre los mismos. Como solución a esta problemática se modificó químicamente las fibras de cáñamo. Con la finalidad de disminuir la polaridad de las fibras (hacerlas más parecidas al polímero) se realizó la acetilación de las mismas. Este proceso consiste en pegarle grupos no polares. Con este último tratamiento se logró mejorar levemente la adhesión del plástico a la fibra.

Como resultado de este trabajo se logró con éxito modificar químicamente la fibra de cáñamo mejorando la interacción entre el plástico y la misma, contribuyendo de esta forma al desarrollo de un material compuesto biodegradable con la finalidad de poder reemplazar a los plásticos derivados del petróleo.




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