Desarrollo de bioplásticos derivados de biomasa para su posible aplicación en packaging
Los plásticos tienen un rol vital en la sociedad actual, tan solo en 2022 se produjeron 400 millones de toneladas. El 90% de estos, pertenece a plásticos derivados de combustibles fósiles que traen consigo múltiples problemas ambientales debido a su baja degradabilidad. Además, alrededor del 40% de estos plásticos se dirigen al sector de empacamiento, por lo que se genera una gran cantidad de plásticos de un solo uso que terminan en vertederos de basura y, a la larga, en océanos. Para luchar contra esto, se ha propuesto el desarrollo de nuevos materiales capaces de biodegradarse y ser basados en recursos renovables. “Uno de estos recursos naturales es la biomasa lignocelulósica – subraya José David Estrada -, materiales con alto contenido de celulosa, lignina y hemicelulosa, como madera o residuos vegetales. Para valorizar esta biomasa, se utiliza el procedimiento de hidrolisis alcalina, donde a través de una base como el amoniaco, se puede extraer la celulosa atrapada y formar materiales compuestos con propiedades mecánicas comparables a los plásticos convencionales utilizados para empacamiento”.
José David Estrada es graduado en la Facultad de Química de la Universidad del País Vasco y ha desarrollado su Trabajo Fin de Grado en el grupo de investigación ‘Sustainable Biocomposite Materials’ de la UPV/EHU. En su trabajo, estudió la hidrólisis alcalina del pasto, material lignocelulósico, para producir biomateriales para empaques. “Para mejorar sus propiedades antimicrobianas se adiciono poli-lisina, un biopolímero cuya producción ha aumentado en los últimos años, y actualmente ya se encuentra aprobado para su uso en aplicaciones alimentarias. Este trabajo se dividió en 2 partes, la primera la optimización de la hidrólisis del pasto, y la segunda la producción de biomateriales de pasto-poli-lisina en las condiciones encontradas durante la primera parte”.
Durante la optimización encontró que las mejores condiciones de hidrólisis son 24 horas y amoniaco con concentración 1M. “Bajo estas condiciones, utilizando análisis termogravimétricos y espectroscopia infrarroja (FTIR) se confirmó que la hidrolisis ocurrió en la lignina y hemicelulosa liberando así la celulosa presente en el pasto. Con esto, se obtuvieron films de pasto rígidos y fuertes (Módulo de Young: 2200 MPa, resistencia a la tracción: 22 MPa) pero con una baja flexibilidad y baja ductilidad (deformación a la rotura < 1%)”, subraya el investigador.
La adición de polilisina provocó cambios en las propiedades de los films. “Empezando por las propiedades mecánicas donde los films producidos fueron más flexibles (Módulo de Young: 800 MPa, resistencia a la tracción: 12.5 MPa). Esta adición también permitió la obtención de materiales antimicrobianos ya que permitieron la inhibición del crecimiento de bacterias como E. coli y S. aureus. Finalmente, las propiedades con el agua también se vieron afectadas ya que la solubilidad en agua de los materiales se redujo, lo cual permitiría a los materiales tener cierta resistencia al agua, permitiendo su uso en aplicaciones donde existen interacciones con el agua”.
El Trabajo Fin de Grado llevado a cabo por José David Estrada arrojó que el tratamiento de pasto y polilisina con amoniaco permitió la obtención de películas flexibles y antimicrobianas. “Futuros trabajos se deben hacer para mejorar el procesamiento de los materiales y permitir dar formas más útiles al material, aumentando así sus aplicaciones. Adicionalmente, se debe estudiar su posible reciclaje, su degradación y como aumentar su nivel de producción con el fin de poder ver estos materiales a una escala industrial”, concluye el investigador.
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Fuente: ehu.eus