Valorización de residuos de PLA de aplicaciones alimentarias obtenidos de un comercio local

Palacios Rodríguez, Víctor Atthyla (2021). Valorización de residuos de PLA de aplicaciones alimentarias obtenidos de un comercio local. Thesis (Master thesis), E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Valorización de residuos de PLA de aplicaciones alimentarias obtenidos de un comercio local
Author/s:
  • Palacios Rodríguez, Víctor Atthyla
Contributor/s:
  • Beltrán González, Freddys
  • Arrieta Dillon, Marina Patricia
Item Type: Thesis (Master thesis)
Masters title: Ingeniería Química
Date: September 2021
Subjects:
Freetext Keywords: PLA, reciclado mecánico, polimerización en estado sólido (SSP), compostaje, viscosidad intrínseca, FTIR-ATR, DSC.
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Ingeniería Química Industrial y del Medio Ambiente
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

Los plásticos son ampliamente utilizados actualmente, y su producción va en aumento cada año, lo que se traduce en un mayor volumen de residuos que gestionar. Una gestión inadecuada de los residuos plásticos ha llevado a una situación medioambiental muy complicada, caracterizada por la acumulación de plásticos en ecosistemas tanto terrestres como acuáticos. Estos residuos permanecen en el medioambiente sin degradarse y han llegado a constituir uno de los grandes retos medioambientales que se deben afrontar. Una alternativa a los plásticos convencionales son los denominados bioplásticos, polímeros cuya materia prima es biomasa (biobased) y/o son biodegradables. Entre los bioplásticos destaca el poli(ácido láctico) o PLA, un poliéster alifático termoplástico, cuyo monómero es el ácido láctico. Es el bioplástico producido en mayor cantidad, 0,39 millones de toneladas en 2020 (European Bioplastics, 2020), y por sus propiedades mecánicas, ópticas y su procesabilidad, entre otras propiedades, puede ser un sustituto de plásticos como el PET en aplicaciones como el envasado de alimentos. Su principal aplicación actual es el envasado de alimentos frescos o bebidas (ej.: agua embotellada), pero también se emplea en la industria textil, en el sector médico, para prótesis o suturas, como material de impresión 3D y más. En el caso del PLA, el tratamiento de los residuos puede someterse a reciclaje, tanto químico como mecánico, compostaje, valorización energética como la incineración o acabar en vertederos. De entre estas opciones, el reciclado mecánico es, hasta la fecha, la alternativa que produce mejores resultados, obteniéndose un material utilizable. (Zhao et al., 2018). Sin embargo, el reciclaje mecánico presenta un problema, y es la degradación que se produce durante este proceso, genera una disminución del peso molecular del polímero que empobrece algunas de las propiedades del material, de modo que el material no se puede someter a reciclaje mecánico un número indefinido de veces. Existen técnicas que permiten aumentar el peso molecular de polímeros ya existentes. Una de ellas es la polimerización en estado sólido (SSP), que consiste en someter al polímero, a vacío o en atmósfera inerte para evitar reacciones indeseadas, a temperaturas entre la temperatura de transición vítrea Tg y la temperatura de fusión Tm, de modo que se favorece la condensación de las cadenas poliméricas. Así, en este proyecto se emplea la SSP como método para recuperar el peso molecular perdido en el reciclado mecánico, y probar en qué condiciones este resulta más efectivo es uno de los objetivos a estudiar. Por otra parte, como el PLA no puede reciclarse indefinidamente, se debe tener en cuenta un fin de vida para este material. Como el PLA es compostable, podría tirarse con la basura orgánica. El compostaje es una opción viable, con la cual los residuos de PLA acaban convertidos en CO2, H2O y otros productos del metabolismo de los microorganismos implicados en el proceso. Sin embargo, no todas las plantas de compostaje tratan bioplásticos, por lo que determinar el comportamiento del PLA puede ser fundamental para promover plantas de compostaje que incorporen bioplásticos en su tratamiento. En este proyecto se ha empleado como materia prima bandejas de PLA obtenidas de un comercio local dedicado a la venta de alimentos frescos tipo ensalada. De este modo, se buscan unos resultados cuyas conclusiones sean lo más realistas posible para un hipotético tratamiento a mayor escala de residuos de PLA. Por un lado, se ha sometido a este PLA a un lavado que simula el lavado industrial y la molienda de este PLA, seguido de un tratamiento térmico, simple y escalable a escala industrial: en una estufa de vacío a 110 °C se introduce el material durante un tiempo de 8 horas para favorecer la polimerización en estado sólido(muestra “BSSP-8H-110”) y otro material durante 18 horas (muestra “BSSP-18H-110”). El siguiente paso es una extrusión, para simular un reciclado mecánico y, tras esto, se preparan los filmes de PLA reciclado y el PLA reciclado previamente tratado con SSP. De las bandejas sin usar y las bandejas usadas también se extraen muestras para el ensayo de compostaje como control. Se pretende estudiar el efecto del tratamiento térmico en el material, así como el ensayo de compostaje, por lo que los ensayos se realizan antes del compostaje (muestras a día 0 o d0) como durante el compostaje (muestras a día 1 o d1 en adelante). Con la finalidad de evaluar la posibilidad de compostar estos materiales reciclados, se someten a un ensayo de compostaje a escala de laboratorio siguiendo las pautas descritas por la norma UNE-EN ISO 20200 (“Determinación del grado de desintegración de materiales plásticos bajo condiciones de compostaje simuladas en un ensayo de laboratorio”); la degradación del material en el medio de compostaje se sigue evaluando con la pérdida de masa en función del tiempo. Este ensayo finaliza cuando el grado de desintegración del material llega a ser del 90 %.

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Item ID: 68612
DC Identifier: https://oa.upm.es/68612/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:68612
Deposited by: Victor Palacios Rodriguez
Deposited on: 03 Nov 2021 10:06
Last Modified: 03 Mar 2022 14:58
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