Estudio de la estabilidad térmica del ácido algínico y derivados en diversas atmósferas

Abstract

El ácido algínico y sus sales están presentes en las algas marinas, como polisacáridos estructurales. Es un blocopolímero lineal de fórmula química (C6H806)n. peso molecular de 20.000 a 250.000 y de estructura compleja. Debido a su estructura polimérica forma con el agua soluciones coloidales que presentan una serie de propiedades fisicoquímicas, tales como: viscosidad elevada, poder espesante, formación de gel, formación de película y fibra, así como una moderada reactividad química debido a grupos carboxilicos libres. En base a dichas propiedades el ácido algínico y susderivados son ampliamente utilizados como aditivos en las Industrias, Alimentaria, Farmacéutica, Cosmética, Papelera, Textil; es utilizado también como material de inmovilización en Biotecnología; así como para la fabricación de lubricantes sólidos, composites, recubrimientos de electrodos, etc. En muchas de sus aplicaciones, en especial en la Industria Alimentaria, los productos que contienen estos aditivos deben someterse a tratamientos térmicos más o menos rigurosos, en los cuales puede producirse degradación térmica de los mismos, con la subsiguiente aparición de productos de degradación. Por ello se ha considerado interesante realizar un estudio comparativo de la estabilidad térmica del ácido algínico y sus derivados en diversas atmósferas. De la extensa bibliografía consultada no se han encontrado trabajos relativos a la estabilidad térmica del ácido algínico en atmósferas más o menos agresivas en que puedan ser utilizados. Por el contrario si se han encontrado referencias sobre la degradación térmica de sustancias relacionadas, tales como carbohidratos. También se han encontrado numerosos trabajos relativos a la determinación de la composición y estructura del ácido algínico y sus derivados. Las técnicas utilizadas son muy variadas y van desde la cromatografía de gases, a la Espectrofotometría de Resonancia Magnética Nuclear, pasando por la Espectrofotometría Infrarroja la Pirólisis y Espectrometría de Masas y la Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC). Otros autores estudian el grado de chstalinidad de estos compuestos mediante la técnica de Difracción de R-X llegando a la conclusión de que el ácido algínico presenta un grado de chstalinidad relativamente elevado. Por tanto la aportación original de esta tesis ha sido la aplicación de las Técnicas Térmicas: Termogravimetría (TG, TGD) y Análisis Térmico Diferencial (ATD) a la determinación de la estabilidad térmica del Acido Aigínico y de algunas de sus sales o ásteres de mayor aplicación tales como alginato sódico (ALGNa); amónico {ALGNH4); calcico (ALGCa) y de propilenglicol (ALGPG); en atmósfera de aire, oxigeno y nitrógeno. También se han evaluado los parámetros cinéticos: Energía de Activación y Factor de Frecuencia de la reacción de termodegradación para cada producto y en cada ambiente ensayado; cálculo que se ha llevado a cabo a partir de los datos extraídos de las curvas TG y TGD y mediante la aplicación del método cinético propuesto por BROIDO, A. (J. Polym Sci. A-2 1979, 176). Por último se ha realizado un estudio comparativo de la estabilidad térmica de dichos compuestos en las distintas atmósferas ensayadas. Los resultados obtenidos muestran la enorme complejidad del proceso particularmente en atmósfera de oxigeno. Por lo que se refiere a los parámetros cinéticos, energía de activación y factor de frecuencia, los valores obtenidos para cada peldaño varían dentro de una gama muy amplia dependiendo en gran medida de la naturaleza del compuesto y del tipo de atmósfera en que se degrada. degradativo de estos compuestos, presentando varias etapas o peldaños que solo se definen claramente en las curvas TGD. No obstante cada compuesto muestra características diferenciales en sus curvas gravimétricas. Para todos los compuestos la influencia del ambiente sobre su degradación es pequeña a temperaturas bajas (-100 ^C). Sin embargo a temperaturas más altas aumentan la influencia desfavorables del oxigeno y en menor grado del aire sobre la estabilidad térmica del compuesto. Del mismo modo aumenta notablemente las velocidades de degradación