Estudio técnico mediante caracterización térmica y mecánica de un polímero termoestable de origen bio obtenido a partir de aceite de chía

Abstract

[ES] En las últimas décadas, ha habido un gran aumento en la producción y consumo de plásticos de origen fósil a nivel global los cuales están produciendo una gran contaminación en el medio ambiente. Para intentar minimizar dicha situación, actualmente se está observando una elevada tendencia hacia la obtención de materias primas de origen renovable en sustitución de aquellas de origen fósil. Entre las diversas materias primas que se pueden encontrar, los aceites vegetales son una de las opciones más atractivas debido a su alta disponibilidad y elevada reactividad, la cual permite modificarlos químicamente con facilidad, obteniendo una gran variedad de aplicaciones interesantes para la industria. De las diferentes reacciones capaces de modificar los aceites vegetales, en el presente trabajo, se realizará la reacción de epoxidación y de maleinización. Ambas reacciones se emplearán para modificar el aceite de chía. Este aceite fue elegido debido al gran número de ácido grasos insaturados que presenta pudiendo introducir una gran cantidad de grupos epoxy y grupos maleico en los dobles enlaces del aceite. Por ello, el presente trabajo tratará de revalorizar un producto obtenido a partir de aceite de chía (Salvia hispanica L.) con el fin de desarrollar un polímero termoestable de origen bio.

Finalmente, se realizará el dimensionamiento, diseño, montaje y estudio económico de la planta industrial donde se realizará el proceso de modificación química del aceite para obtener el polímero termoestable, el cual ofrece unas grandes propiedades mecánicas y alta ligereza. Se prevé tener una producción mínima de 50 kg/día y determinar el precio de venta al público del producto para poder recuperar una inversión en torno a los 550.000 €.

[EN] In the last decades, there has globally been a big increase in the production and consumption of fossil origin plastics which are producing a high environmental pollution. In a way of minimizing this situation, it has currently been observed a rising trend towards obtaining raw materials from renewable sources instead of those of fossil origin. From the different raw materials that can be found, vegetal oils are one of the most attractive options due to their high availability and elevated reactivity which allow them to be chemically modified with facility, obtaining a great variety of interesting industrial applications. In the present project, among the different reactions that can modify vegetal oils, the epoxidation and maleinization are the ones which will be carried out. Both reactions will be used to modify the chia oil. This oil was chosen owing to the presence of many unsaturated fatty acids which make possible to introduce a big number of epoxide and maleic groups in the double chemical bonds of the oil. For this reason, this project aims at revalorizing a product obtained from the chia oil (Salvia hispanica L.) in order to develop a bio-origin thermostable polymer. Finally, a process of measurement, design, assembly, and economic study will be done in the industrial plant where the oil's chemical modification process will take place to obtain the thermostable polymer which can offer a wide range of mechanical properties and a high lightness. It is expected to have a minimum production of 50 kg/day and to determine the retail price of the product in order to recover an investment of around 550.000 €.

[CA] Durant les últimes dècades, ha hagut un gran augment en la producció i consum de plàstics d’origen fòssil a nivell global els quals estan produint una gran contaminació en el medi ambient. Per tal de minimitzar aquesta situació, actualment s’està observant una elevada tendència cap a l’obtenció de matèries primeres d’origen renovable en substitució d’aquelles d’origen fòssil. D’entre les diverses matèries primeres que es poden trobar, els olis vegetals són una de les opcions més atractives per la seua alta disponibilitat i elevada reactivitat la qual en permet la seua modificació química amb facilitat, obtenint una gran diversitat d’aplicacions interessants per a la indústria. De les diferents reaccions capaces de modificar els olis vegetals, en el present treball, es realitzarà la reacció d’epoxidació i de maleinització. Ambdues reaccions s’empraran per modificar l’oli de xia. Aquest oli fou elegit pel gran nombre d’àcids grassos insaturats que presenta i que pot introduir una gran quantitat de grups epòxid i grups maleic en els dobles enllaços del mateix. Amb aquest motiu, el present treball tractarà de revalorar un producte obtingut a partir de l’oli de xia (Sàlvia hispanica L.) amb la finalitat de desenvolupar un polímer termoestable d’origen bio. Finalment, es realitzarà un dimensionament, disseny, muntatge i estudi econòmic de la planta industrial on es durà a terme el procés de modificació química de l’oli per obtenir el polímer termoestable, el qual ofereix unes grans propietats mecàniques i elevada lleugeresa. Es preveu tenir una producció mínima de 50 kg/dia i determinar el preu de venta al públic del producte per a poder recuperar una inversió entorn dels 550.000 €.