Estudio de la totodegradación de polipropilleno con aditivos prooxidantes

Abstract

[ES] Las cualidades de los plásticos (versatilidad, mayor duración, ligereza, seguridad…) han contribuido a que estos materiales sean unos de los más utilizados por los diferentes sectores de la industria actual. Sin embargo, el uso intensivo de los plásticos ha generado un problema medioambiental a nivel mundial asociado al continuo crecimiento de residuos que éstos generan. Estos residuos poseen escasa biodegradabilidad por lo que permanecen en el medio natural durante un largo período de tiempo, provocando un efecto nocivo en la naturaleza, además del correspondiente impacto visual. Para resolver esta problemática, es necesario encontrar un equilibrio entre las ventajas que los materiales plásticos ofrecen y la protección del medio ambiente. Los residuos generados por los plásticos sintéticos comerciales se tratan habitualmente en vertederos, o bien mediante procesos de reciclaje o incineración, pero en algunas ocasiones resulta preferible optar por otras estrategias basadas en la minimización en origen de estos residuos. Una posible solución en este caso es la sustitución de los polímeros sintéticos por polímeros de origen natural (ácido poliláctico, almidón…), que favorecen una completa biodegradación del material sin perjuicio para el medio ambiente. No obstante, en general, los polímeros biodegradables poseen un coste más elevado, por lo que económicamente no pueden competir con los polímeros sintéticos. Otra posible alternativa para la minimización en origen de los residuos plásticos es la utilización de las denominadas poliolefinas degradables. Las poliolefinas son los materiales plásticos más usados en envases, embalajes y aplicaciones agrícolas, ya que poseen unas excelentes propiedades mecánicas, son fáciles de transformar y, además, poseen un bajo coste. Las poliolefinas degradables conservan estas propiedades durante el proceso de fabricación, almacenamiento y vida útil, pero al final de su uso, se degradan en el lugar donde son desechadas, sin perjudicar al medio ambiente. Es decir, esta alternativa consiste en utilizar un material plástico que conserva las ventajas de las poliolefinas a la vez que ayuda a reducir el impacto medioambiental gracias al aumento de su degradabilidad. Las poliolefinas degradables pueden obtenerse por dos vías: por incorporación directa de grupos carbonilo a la cadena principal, o por incorporación de aditivos prooxidantes que catalizan la generación de dichos grupos funcionales en la macromolécula. Esta última, tiene mayor interés a nivel industrial, ya que supone un incremento mínimo en el coste bruto del producto. Esta tecnología se basa en la incorporación de un balance adecuado de antioxidantes y prooxidantes, que protegen al polímero durante su procesado y uso, pero que finalmente aceleran su degradación oxidativa abiótica, facilitando así su posterior biodegradación sin generar ningún producto que resulte nocivo para el medioambiente. La etapa que controla la velocidad de degradación global de estas poliolefinas es la oxidación abiótica. Los aditivos empleados recientemente para la obtención de poliolefinas degradables son los comercializados bajo el nombre TDPA (Totally Degradable Plastics Additive), que actúan aumentando la velocidad de la etapa de oxidación abiótica gracias a la acción de la luz solar y del calor. Por ello, estos aditivos son especialmente apropiados para aplicaciones en agricultura que se dan a la intemperie (maceteros, semilleros…) y para plásticos destinados a vertederos y plantas de compostaje, donde el calor generado es el causante de la degradación oxidativa y posterior bioasimilación de las poliolefinas. Otra ventaja del uso de este tipo de aditivo en las poliolefinas, es que permite controlar el tiempo de degradación de estos materiales, modificando la formulación del aditivo TDPA y/o el contenido de éste. Así, las poliolefinas que incorporan este tipo de aditivo reciben el nombre de poliolefinas con degradabilidad ambiental controlada. El objetivo del presente proyecto es evaluar y comprobar la viabilidad de una poliolefina con aditivos prooxidantes TDPA (en este caso, el Polipropileno) como material plástico respetuoso con el medio ambiente para aplicaciones a la intemperie, mediante el estudio de su proceso de fotodegradación. Así, se han realizado ensayos de fotooxidación acelerada que han permitido simular la degradación oxidativa abiótica de estos materiales por acción de la luz solar, etapa que controla el proceso de degradación global de estas poliolefinas. Dado que el proceso de degradación de los polímeros se manifiesta con cambios en sus propiedades, posteriormente se ha correlacionado el estado de degradación de las muestras con sus propiedades físicas, a partir de un seguimiento de los cambios morfológicos y mecánicos experimentados por éstas en función del tiempo de degradación. Para ello, se han utilizado dos técnicas de caracterización: la Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC), que aporta información sobre las propiedades morfológicas, y el análisis Termo-­‐Mecánico-­‐Dinámico (DMTA), que proporciona información sobre las propiedades viscoelásticas. Este Proyecto Fin de Carrera se ha desarrollado en la Universitat Politècnica de València, concretamente en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería del Diseño, y ha sido dirigido por la Dra. Laura Contat Rodrigo. El estudio se ha realizado en el marco de un proyecto de investigación financiado por la Generalitat Valenciana (ref: GV/2007/220) y a raíz de colaboraciones con una empresa valenciana de maceteros y semilleros (SanSan Prodesing) interesada en disminuir el impacto medioambiental de sus productos.