ESTUDIO Y EVALUACIÓN DE LA BIODEGRADABILIDAD EN SUELO DE MEZCLAS BINARAS COMPUESTAS POR ALMIDÓN Y ÁCIDO POLILÁCTICO

MATIAS MENOSSI; ANDRES NICOLINI TORRES; VERA ALEJANDRA ALVAREZ; LEANDRO NICOLAS LUDUEÑA

Mar del Plata

Congreso; XV Simposio Argentino de Polímeros; 2023

Introducción. En las últimas décadas, la producción y uso de polímeros sintéticos ha incrementado la cantidad de residuos plásticos principalmente en países en vías de desarrollo. Este creciente problema relacionado con encontrar vertederos disponibles para la disposición final de polímeros no biodegradables, da lugar al desarrollo de polímeros y mezclas biodegradables capaces de cumplir con los nuevos requisitos ambientales en cuanto a la gestión eficaz de los residuos post-consumo [1]. Los polímeros naturales/biodegradables deben entonces ser rentables y deben mostrar un rendimiento similar al de los polímeros sintéticos. Entre las especificaciones post-consumo, estos materiales deben biodegradarse en un lapso de tiempo corto. Una degradación polimérica es un proceso irreversible causado por factores que son responsables de la pérdida de sus propiedades. En este proceso, por lo general, se produce la escisión de las cadenas poliméricas y se producen alteraciones estructurales por otros mecanismos. La degradación en la naturaleza es un proceso que involucra factores ambientales y actividades de microorganismos [2]. Objetivo. El objetivo de este trabajo es analizar si la introducción de polímeros naturales, como el almidón, provoca alguna modificación en la velocidad de degradación sobre polímeros compostables como es el ácido poliláctico (PLA). Materiales. Almidón de maíz (AN, Buffalo®) y PLA (2003D, NatureWorks). Metodología. Se prepararon mezclas AN/PLA con las siguientes relaciones másicas: 80/20, 65/35, 50/50, 35/65 y 20/80. Resultaron entonces un total de 5 formulaciones. Las materias primas fueron añadidas al mezclador intensivo tipo Brabender teniendo en cuenta su susceptibilidad térmica, es decir, a su degradación térmica. Las formulaciones fueron procesadas a 180°C, 100 rpm y el tiempo de residencia de las materias primas varió dependiendo de la mezcla procesada. Una vez finalizado el proceso de mezclado se prepararon láminas de 210 x 160 x 1 mm de espesor por moldeo por compresión, las cuales fueron utilizadas en las diferentes técnicas de caracterización. El procedimiento llevado a cabo en la prensa hidráulica fue el siguiente: 1) 5 min a 180°C y 0 kg/cm2; 2) 5 min a 180°C y 50 kg/cm2; 3) enfriamiento del molde por circulación de H2O hasta alcanzar los 30°C manteniendo 50 kg/cm2; 4) apertura del molde. La biodegradación de los materiales desarrollados se estudió utilizando el método descripto por Alvarez y col. [1]. Se recortaon 21 piezas de 3 x 3 cm de cada formulación y se colocaron en mallas de polietileno (PE). A continuación, se enterraron en macetas de 20 x 20 x 80 cm, a 10 cm de la superficie en sustrato GROWMIX Multipro de Terrafertil S.A. (Mar del Plata, Argentina). Cabe destacar que este medio de degradación fue caracterizado fisicoquícamente en trabajos anteriores [3]. El ensayo de biodegradabilidad fue desarrollado en la ciudad de Mar del Plata (Buenos Aires, Argentina) de septiembre a diciembre del año 2022. Las macetas se colocaron en un ambiente interno a una temperatura promedio de 20°C y un contenido de humedad del 55%; manteniendo este valor mediante el agregado periódico de agua y regulado con el pesaje periódico de las macetas. Las muestras fueron removidas a tiempos específicos: 14, 28, 42, 56, 70 y 77 días, cuidadosamente lavadas con agua destilada para eliminar restos de sustrato y microorganismos, y secadas suavemente con papel absorbente. El ensayo de biodegradabilidad duró 77 días en total. Se llevaron a cabo diversas técnicas de caracterización para analizar la evolución de las formulaciones, específicamente la composición del almidón y del PLA, entre ellas: morfológica (microscopio electrónico de barrido (SEM)); química (espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR)) y térmica (análisis termogravimétrico (TGA)). Resultados y conclusiones. Los resultados obtenidos indicaron que las distintas mezclas binarias PLA/AN presentaron cambios en las propiedades mencionadas. La muestra con mayor contenido de AN alcanzó un 35%, aproximadamente, de pérdida de peso luego de 77 días de ensayo; a diferencia de la formulación con mayor contenido de PLA que fue casi insignificante (0.4%). Esta diferencia se ve reflejada en las técnicas de caracterización SEM, FT-IR y TGA.