Biodegradación de films mixtos de ácido poliláctico (PLA) y almidón en medio marino simulado a escala de laboratorio

Abstract

[ES] La contaminación por plásticos en ecosistemas marinos ha impulsado el desarrollo de materiales biodegradables como alternativa sostenible. Este estudio evaluó la biodegradación de films compuestos de ácido poliláctico (PLA) y almidón termoplástico (TPS) en un medio marino simulado, siguiendo la norma ISO 23977-1. Se prepararon films con distintas proporciones de PLA y TPS (80:20, 50:50 y 20:80) mediante mezclado en fundido y moldeo por compresión, así como el film control de PLA puro. Los materiales fueron caracterizados en sus propiedades mecánicas, de barrera, ópticas y térmicas, y se sometieron a ensayos de biodegradación y desintegración. El contenido de almidón en los films afectó en gran medida a sus propiedades funcionales, especialmente a partir del 50 % en la mezcla, donde al almidón fue la fase continua de los films. Los films con PLA como fase continua mostraron propiedades en el rango de las del PLA, pero moduladas por el relleno de almidón, mientras que la continuidad de la fase TPS dio lugar a valores de las propiedades en el entorno de las de los films de almidón. Las formulaciones con mayor proporción de almidón presentaron porcentajes de biodegradación y desintegración significativamente superiores, tanto en términos de CO₂ generado, como de pérdida de peso, coherentemente con la baja capacidad degradativa del PLA en ambientes marinos. La alta capacidad de absorción de agua del almidón potenció la hidrolisis del PLA que fue el mecanismo mayoritario de su degradación.

[EN] Plastic pollution in marine ecosystems has prompted the development of biodegradable materials as a sustainable alternative. This study evaluated the biodegradation of films composed of polylactic acid (PLA) and thermoplastic starch (TPS) in a simulated marine environment, following the ISO 23977-1 standard. Films with different ratios of PLA and TPS (80:20, 50:50, and 20:80) were prepared by melt blending and compression molding, as well as a control film of pure PLA. The materials were characterized by their mechanical, barrier, optical, and thermal properties, and subjected to biodegradation and disintegration tests. The starch content in the films significantly affected their functional properties, especially above 50% in the blend, where starch was the continuous phase of the films. Films with PLA as a continuous phase showed properties like those of PLA, but modulated by the starch filler, while the continuity of the TPS phase resulted in property values close to those of starch films. Formulations with a higher proportion of starch showed significantly higher biodegradation and disintegration rates, both in terms of CO₂; generation and weight loss, consistent with PLA's low degradability in marine environments. The high-water absorption capacity of starch enhanced PLA hydrolysis, which was the primary mechanism of its degradation.