Desarrollo de un nuevo material biodegradable para el sector agrario basado en ácido poliláctico reforzado con gluten y aceite de linaza epoxidado como plastificante

Abstract

[ES] El reciclaje y el origen BIO están cada vez más presentes en nuestro ámbito social. Por lo tanto, en este trabajo vamos a estudiar la posibilidad de usar un material biodegradable para una aplicación de uso común en nuestra sociedad. Básicamente, en este TFG se ha llevado a cabo un estudio sobre la posible utilización de un subproducto alimentario, el gluten (WG), como carga en matrices poliméricas de ácido poliláctico (PLA). La elección del gluten se debe a que cada día se detectan más personas alérgicas a dicha proteína y las industrias alimentarias se ven obligadas a extraer esta proteína del alimento en concreto. Además, la obtención de un material biodegradable mediante el gluten nos plantea el reto de estudiar su degradación para la utilización en jardinería, donde por ejemplo, a la hora de cultivar/sembrar una planta o árbol, con sus respectivas macetas, no fuera necesaria la retirada del recipiente durante el trasplante de éstas para así evitar daños a las raíces. Con la práctica de algunas técnicas de ensayo y caracterización, hemos podido observar los parámetros y características de las diferentes mezclas empleadas para mejorar la finalidad de este proyecto. Dichas características mecánicas han de asemejarse dentro de lo posible a las que poseen las macetas convencionales de PP (polipropileno), que en definitiva es el material a sustituir. Con los resultados plasmados en las tablas y gráficas hemos decidido optar por un nuevo material biodegradable formado por PLA + 45 phr GLUTEN + 20 phr ELO + 1% TiO2. También, cabe destacar que la adición de un 45 phr de gluten no repercute un aumento de las propiedades mecánicas, pero garantiza una biodegradabilidad más rápida y eficiente. Además, la posterior adición de aceite de linaza epoxidado, como plastificante, tiene como finalidad aumentar la plasticidad de las muestras, sin utilizar los plastificantes petroquímicos comunes en la industria. Por ejemplo, una muestra con 45 phr de gluten y un 20 phr de ELO posee un alargamiento un 6,5% superior al de una muestra de PLA sin aditivar. Esto repercute, por una parte, en una reducción de la fragilidad, así como en un aumento de la difusión de las cargas de gluten y la interacción con la matriz de PLA. En definitiva, este proyecto nos ha facilitado poder contrastar varios tipos de mezcla para el PLA y tener un estudio de la degradación del material. Como hemos comentado anteriormente será adecuado, por una parte, para evitar daños en las raíces y, por otra parte, para tener un material biodegradable con el medio ambiente sin contaminar los sustratos de la tierra donde quedará enterrado.

[CA] El reciclatge i l'origen BIO estan cada vegada més presents en el nostre àmbit social. Per tant, en aquest treball estudiarem la possibilitat d'utilitzar un material biodegradable per a una aplicació d'ús comú en la nostra societat. Bàsicament, en aquest TFG s'ha dut a terme un estudi sobre la possible utilització d'un subproducte alimentari, el gluten (WG), com a càrrega en matrius polimèriques d'àcid polilàctic (PLA). L'elecció del gluten es deu al fet que cada dia es detecten més persones al·lèrgiques a aquesta proteïna i les indústries alimentàries es veuen obligades a extreure aquesta proteïna de l'aliment en concret. A més, l'obtenció d'un material biodegradable mitjançant el gluten ens planteja el repte d'estudiar la seua degradació per a la utilització en jardineria, on per exemple, a l'hora de conrear / sembrar una planta o arbre, amb les seues respectives testos, no fos necessària la retirada del recipient durant el trasplantament d'aquestes per així evitar danys a les arrels. Amb la pràctica d'algunes tècniques d'assaig i caracterització, hem pogut observar els paràmetres i característiques de les diferents mescles emprades per millorar la finalitat d'aquest projecte. Aquestes característiques mecàniques han d'assemblar-se la mesura del possible a les que posseeixen els testos convencionals de PP (polipropilè), que en definitiva és el material a substituir. Amb els resultats plasmats en les taules i gràfiques hem decidit optar per un nou material biodegradable format per PLA + 45 PHR GLUTEN + 20 PHR ELO + 1% TiO2. També, cal destacar que l'addició d'un 45 PHR de gluten no repercuteix un augment de les propietats mecàniques, però garantitza una biodegradabilitat més ràpida i eficient. A més, la posterior addició d'oli de llinosa epoxidat, com a plastificant, té com a finalitat augmentar la plasticitat de les mostres. Per exemple, una mostra amb 45 PHR de gluten i un 20 PHR d'ELO posseeix un allargament un 6,5% superior al d'una mostra de PLA sense additivar. Això repercuteix, per una banda, en una reducció de la fragilitat, així com en un augment de la difusió de les càrregues de gluten i la interacció amb la matriu de PLA. En definitiva, aquest projecte ens ha facilitat poder contrastar diversos tipus de barreja per al PLA i tenir un estudi de la degradació del material. Com hem comentat anteriorment serà adequat, d'una banda, per evitar danys en les arrels i, d'altra banda, per tenir un material biodegradable amb el medi ambient sense contaminar els substrats de la terra on quedarà enterrat.

[EN] Nowadays, recycling is more frequent in our lives. For this reason, we studied here the possibility of using a biodegradable material for a common use such as gardening. The use of a biodegradable flower pot would avoid any root damage since the removal of the flower pot would not be necessary during transplantation. The research in this TFG studied the possible use of gluten (WG), a food “subproduct”, as charger in a polymeric matrix of polylactic acid (PLA). We have focused our research on gluten because the increase in gluten intolerance among the population is forcing the industry to produce gluten-free food. We run different assays to characterize this material. The mechanical properties of the new material should resemble the properties of the conventional flower pots made with polypropylene (PP). We tested different mixtures in order to find the material with the most suitable properties. Based on the results shown in the graphs and tables in this project we proposed a new biodegradable material composed of PLA + 45phr Gluten + 20phr ELO + 1% TiO2. The addition of 45phr gluten did not affect the mechanical properties of the material although the biodegradation was faster and more efficient. Moreover, the subsequent addition of epoxidized linseed oil used to laminate increased the plasticity of the samples. For example, a sample containing 45phr gluten and 20phr ELO showed a 6.5% increase in plasticity compared to a PLA sample with no additives. This resulted in a decreased fragility but also an increased diffusion of the gluten charges and the interaction with the PLA matrix. In conclusion, in this project we developed an environmental friendly material based on gluten that would not contaminate the soil . The use of this material in gardening would avoid plant damage during transplantation.