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Title:	CARACTERIZACIÓN Y EVALUACIÓN FISICOQUÍMICA DE POLÍMEROS BIODEGRADABLES DE PRODUCTOS DE CONSUMO DIARIO DE UN SOLO USO
Authors:	RESÉNDIZ BADILLO, RAMIRO
metadata.dc.subject.other:	Polímeros biodegradables, caracterización fisicoquímica, compostabilidad
Issue Date:	2021-11-22
Publisher:	Tecnológico Nacional de México
metadata.dc.publisher.tecnm:	Instituto Tecnológico de Querétaro
Description:	Actualmente, la contaminación generada a partir de desechos plásticos generados a partir de productos denominados “de un solo uso” ha ido en aumento, debido a que, como su nombre lo indica, son productos que son utilizados una sola vez para luego ser desechados sin tener en cuenta una gestión apropiada de sus desechos. Los productos plásticos de un solo uso, generalmente, las bolsas y popotes están fabricados a partir de polímeros de origen petroquímico, tales como, el polietileno (PE) y polipropileno (PP), estos polímeros son resistentes, ligeros y flexibles, desafortunadamente, por su naturaleza, no son capaces de biodegradarse en condiciones ambientales. Como una respuesta a esta problemática, se ha implementado el uso de polímeros biodegradables, tales como: el ácido poliláctico (PLA), poli (butilén adipato-co-tereftalato), polihidroxialcanoato (PHA) y mezclas de almidón, para la fabricación de este tipo de materiales, los cuáles, brindan una basta variedad de ventajas para la conservación del medio ambiente. El latente incremente en el uso de los polímeros biodegradables ha generado como respuesta una gran cantidad de normativas internacionales referentes al uso, caracterización, manejo y disposición de estos. A nivel nacional, existen una serie de esfuerzos gubernamentales y normativos enfocados en prohibir el consumo de productos plásticos de un solo uso (bolsas de acarreo, popotes, contenedores, etc.) y sustituirlos por el uso de plásticos biodegradables-compostables, sin embargo, existe un gran desconocimiento sobre este tipo de materiales lo que complica la posible propuesta de reglamentos o leyes al respecto. Este desconocimiento genera una problemática en donde las empresas sintetizan materias primas y fabrican productos plásticos con denotación biodegradable, pero que, en algunos casos para disminuir los costos, estos productos no son fabricados con el grado de biodegradabilidad requerido. Debido a lo mencionado anteriormente, en el presente trabajo se llevó a cabo la caracterización fisicoquímica de siete muestras de bolsas de acarreo y cuatro muestras de popotes, catalogados como biodegradables-compostables y/o oxodegradables, así como su evaluación a través de en un sistema de compostaje casero. A partir de las técnicas de espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) y micro-Raman y el uso de materiales de alta pureza (usados como referencia) de Polietileno, Almidón, PLA y PBAT, se encontró que la bolsa B7 y los popotes P1, P2 y P3 no cumplieron con lo catalogado por el fabricante “biodegradable y/o compostable”, ya que se identificó al polietileno (B7, P1 y P3) y/o polipropileno (P2) como principales polímeros de fabricación de xx estas muestras. Respecto a las muestras de bolsas B1, B2, B3, B4, B5, B6 y P2 se identificó como principales polímeros de fabricación al PLA, PBAT y almidón. En base a estos resultados, a través de un sistema de compostaje casero, se evaluó el comportamiento de las muestras B1 (PLA/PBAT/almidón), B2 (PLA/PBAT), B3 (PE/almidón), B4 (PE/aditivo), B5(PBAT/almidón), P1 (PE/almidón) y P4 (PLA) durante 90 días, monitoreando el pH y la temperatura, usando como material de comparación o de referencia celulosa. Al finalizar el periodo de compostaje, la caracterización de la composta se realizó a través de una observación visual, así como, la determinación de los cambios o perdidas en masa de cada muestra, en donde, se encontró que la muestra B5 presento más del 50% de compostabilidad, las muestra P1 registro un 30% de compostabilidad, las muestras B1 y P4 alcanzaron un 10% de compostabilidad, mientras que las muestras B2, B3 y B4 no presentaron ningún avance en el proceso. Se observó que el retraso en el proceso de compostaje para algunas muestras se presentó en aquellas fabricadas a partir de una mezcla de PLA/PBAT/almidón. Posteriormente a partir de la prueba de desintegración física realizada a la muestra B5 y a la muestra de referencia de celulosa fue posible encontrar pequeños fragmentos de material de muestra B5 con un tamaño menor a 2 mm (tamizado de composta más muestra por malla 2 mm), con respecto a la muestra de referencia de celulosa no se observaron fragmentos en el material lo que indica un 100% de compostabilidad del material. La evaluación de la toxicidad a través de una prueba de germinación se llevó a cabo mediante tres ensayos, semilla sin muestra, semilla envuelta y semilla debajo de la muestra de donde se encontró que las muestras de celulosa, B2 y B5 germinaron favorablemente en los tres ensayos, siendo un poco más lento el proceso en el ensayo de semilla debajo de la muestra; para las muestras B1, B3 y B4 solo se observó la germinación de semilla en el ensayo de semilla sin muestra y para las muestras P1 y P4 solo se observó la germinación en los ensayos de semilla sin muestra y semilla debajo de la muestra. Los resultados indican que las muestras catalogadas como biodegradables/compostables no alteran de forma significativa el proceso, sin embargo, es necesario la aplicación de métodos de estandarización que apoyen en la identificación de aquellos factores principales que influyen en este proceso. Mediante la técnica de microscopía de barrido con electrones (MBE) se observaron los cambios morfológicos de las muestras antes y después del proceso de compostaje, encontrando para las muestras B1, B2, B5, P1 y P4 fabricadas de polímeros biodegadables y/o almidón incrustación del material de composta en la matriz del material, contrario a las muestras B3 y B4 fabricadas con polietileno y/o polipropileno, en donde, solo se observó adherencia superficial del material de composta a la matriz del polímero, así mismo, a partir xxi de un análisis por espectrometría de discriminación de energía dispersiva de rayos X (EDX) acoplado al MBE se identificó a partir de la composición química la presencia de aditivos en todas las muestras, siendo el principal el Silicio (Si). Las muestras B1, B2 y B5 fabricadas a partir de PLA/PBAT/almidón, así como los polímeros de PBAT, PLA y almidón de alto grado de pureza fueron caracterizadas mediante la técnica de calorimetría diferencial de barrido (DSC) determinando las temperaturas de transición vítrea (Tg), temperaturas de fusión (Tm) y temperaturas de cristalización (Tc) correspondientes, encontrado que la muestra B5 presenta una curva característica similar al material de alta pureza de PBAT, con respecto a las muestras B1 y B2 se observaron curvas características similares a las de los polímeros PLA y PBAT de alto grado de pureza. Así mismo, para la muestra B1 se observa en base a la altura de los picos correspondientes a Tg y Tm que el porcentaje de PLA contenido es menor con respecto a la muestra B2, en la cual se observaron picos más prominentes a estas temperaturas, estos resultados se relacionan con los tiempos de compostabilidad observados para cada muestra, B1 con un 10% de avance en el proceso de compostabilidad, B2 con un 0% de avance y B5 con un 50% de avance, por lo que, se demuestra que las mezclas PLA/PBAT retardan el proceso de compostabilidad, influyendo de forma significativa el porcentaje de PLA contenido en las muestras. Por otro lado, en base a la bibliografía revisada, se encontró que PLA no se composta en condiciones de compostaje casero, debido a que requiere otros tratamientos adiciones que solo los ofrece un compostaje industrial con temperaturas de 60°C o más.
metadata.dc.type:	info:eu-repo/semantics/masterThesis
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