Propiedades de films de Poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) (PHBV) con fibras de celulosa y catequina

Abstract

[ES] El poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV) es un polímero biodegradable, semicristalino, sintetizado por microorganismos, que constituye una alternativa a los plásticos convencionales causantes de un grave problema medioambiental. No obstante, el coste de este polímero es elevado y sus propiedades requieren adaptación para su utilización en el envasado alimentario. La incorporación de fibras de celulosa como material de relleno permitiría el abaratamiento del material, a la vez que puede modular sus propiedades como material de envase. A su vez, la incorporación de catequina con poder antioxidante y antimicrobiano permitiría la obtención de materiales activos con mayor valor para absorber el más alto coste del material. El objetivo del presente estudio fue analizar la influencia de la incorporación de fibras de celulosa al 5 y 10 % en las propiedades mecánicas y de barrera al vapor de agua y al oxígeno del PHBV, así como el efecto de la incorporación de catequina al 5 % en las diferentes mezclas. Se analizará también el comportamiento térmico de los materiales por calorimetría diferencial de barrido (DSC) y análisis térmico (TGA) y su microestructura mediante microscopia electrónica de barrido (FSEM). Las fibras de celulosa no afectaron al comportamiento térmico del PHBV, pero la incorporación adicional de catequina aumentó la temperatura de transición vítrea inhibió ligeramente la cristalización del polímero. Las fibras disminuyeron la resistencia a la fractura y la extensibilidad de los films y aumentaron su permeabilidad al vapor de agua y al oxígeno, pero esto se mitigó con la incorporación adicional de catequina. Esta modificó ligeramente el color de los films, disminuyendo su transparencia, en presencia de las fibras.

[EN] Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) is a biodegradable, semi-crystalline polymer synthesized by microorganisms, which is an alternative to conventional plastics that cause a serious environmental problem. However, the cost of this polymer is high and its properties require adaptation for use in food packaging. The incorporation of cellulose fibres as a filling material would allow the material to become cheaper, while at the same time modulating its properties as a packaging material. In turn, the incorporation of catechin with antioxidant and antimicrobial power would allow the obtaining of active materials with greater value to absorb the higher cost of the material. The aim of this study was to analyze the influence of the incorporation of 5 and 10 % cellulose fibers on the mechanical and barrier properties to water vapor and oxygen of PHBV films, as well as the effect of the incorporation of 5 % catechin in the different mixtures. The thermal behaviour of the materials will also be analysed by differential scanning calorimetry (DSC) and thermal analysis (TGA) and their microstructure by scanning electron microscopy (FSEM). The cellulose fibres did not affect the thermal behaviour of PHBV, but the additional incorporation of catechin increased the glass transition temperature and slightly inhibited the crystallisation of the polymer. The fibres decreased the fracture toughness and extensibility of the films and increased their permeability to water vapour and oxygen, but this was mitigated by the additional incorporation of catechin. Catechin slightly changed the colour of the films, decreasing their transparency, in the presence of the fibres.