UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE TLAXCALA
INGENIERÍA QUÍMICA
REPORTE DE INVESTIGACIÓN SOBRE LA IMPORTANCIA
DE DESARROLLAR NUEVOS MATERIALES
POLIMÉRICOS BIODEGRADABLES.
FACILITADOR: Dr. RODOLFO LIMA JUÁRES.
INTEGRANTES DE EQUIPO:
• SÁNCHEZ BRAVO PABLO MIGUEL
• PLUMA ÁVILA MARÍA YOSELIN
• RIOS ISLAS YURELY
• SARMIENTO ARMENTA SARAI
• TADEO HERNÁNDES BRITANNI
7° “C”
FECHA DE ENTREGA: 15/09/2021
Índice
RESUMEN ............................................................................................................................................ 3
ABSTRACT ............................................................................................................................................ 3
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 4
Imagen 1: Ejemplo de algunos polímeros y sus estructuras ............................................................... 4
Imagen 2: Representación de una de las problemáticas ocasionada por polímeros. ........................ 5
OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................................. 5
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...................................................................................................................... 5
DEFINICIONES ...................................................................................................................................... 6
MARCO TEÓRICO ................................................................................................................................. 6
Método................................................................................................................................................ 8
Imagen 3 representación de proceso.................................................................................................. 9
Resultado y Discusión de Resultados. ............................................................................................... 10
Imagen 4 Capacidad de producción global ....................................................................................... 11
Conclusiones ..................................................................................................................................... 12
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................... 12
RESUMEN
En esta investigación se desarrolla el tema de materiales polímeros biodegradables,
la importancia de su desarrollo entre otros aspectos importantes sobre estos
materiales. Tenemos entendido que el polímero biodegradable es una excelente
solución que se encuentra para reducir los impactos que los compuestos comunes
pueden causar en el medio ambiente. Para lograr este resultado, la producción está
hecha de materias primas de fuentes renovables, estructuras de ADN entre otros.
En esta investigación conoceremos a la biodegradabilidad y las nuevas tecnologías
que se están creando para crear materiales poliméricos biodegradables. Al finalizar
damos una conclusión para contrastar y responder a los objetivos que hemos
considerado, también indicamos la bibliografía en la cual hemos sustentado la
información para esta investigación.
ABSTRACT
This research develops the topic of biodegradable polymer materials, the
importance of their development among other important aspects of these materials.
We know that biodegradable polymer is an excellent solution found to reduce the
impacts common compounds can cause on the environment. To achieve this result,
the production is made of raw materials from renewable sources, DNA structures
among others.
In this research we will learn about biodegradability and the new technologies that
are being created to create biodegradable polymeric materials.At the end we give a
conclusion to contrast and respond to the objectives we have considered, we also
indicate the bibliography in which we have supported the information for this
research.
INTRODUCCIÓN
Es indudable el aporte de los polímeros y los plásticos al desarrollo en diferentes
ámbitos de la vida. Su versatilidad ha permitido usos que van desde lo más simple,
como las bolsas de plástico, pasando de manera transversal casi por todas las
industrias a usos más sofisticados como, por ejemplo, los implementos médicos.
Sin embargo, es una realidad que los mayores problemas ambientales que existen
en el mundo se relacionan con la contaminación por plásticos.
Imagen 1: Ejemplo de algunos polímeros y
sus estructuras
Según la organización ecologista Greenpeace, la creciente producción y uso de los
plásticos, así como la inconciencia del hombre han provocado una gran
contaminación ambiental, sobre todo del mar. Cada año, los mares son
contaminados por hasta 12 millones de toneladas de basura.
Según el canal National Geographic, los microplásticos están también presentes el
aire. Según estudios científicos, se registraron una tasa diaria de 365 partículas de
microplástico por metro cuadrado en las montañas de los Pirineos del sur de
Francia, concluyendo que también podrían estar presentes en los vegetales y
animales que consumimos. Por lo tanto, nosotros también somos víctimas directas
de esta contaminación.
sin embargo, el plástico es ante todo un problema. Es un contaminante que,
precisamente por su abundancia y bajo coste, se lanza con facilidad hacia el medio
ambiente ocasionando todo tipo de contratiempos,
Imagen 2: Representación de una de las
problemáticas ocasionada por polímeros.
Por lo anterior, en esta investigación se conocerá a detalle los biopolímeros y su
importancia, sabiendo que estos son fabricados a partir de recursos naturales
renovables y que cuando se desecha no genera impactos sobre el medio ambiente.
En la actualidad podemos encontrar gran variedad de plantas como el maíz, papa
o yuca, entre otras, que contienen grandes cantidades de almidón. Este almidón
puede servir como base para producir un polímero biodegradable. Se pretende
desarrollar un biopolímero que cumpla con la característica de ser biodegradable.
OBJETIVO GENERAL
•
Conocer la importancia de los materiales poliméricos biodegradables.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
•
Conocer una metodología para la fabricación de polímeros biodegradables.
•
Conocer las ventajas y limitantes de esta metodología.
DEFINICIONES
Polímero: Sustancia compuesta por grandes moléculas, o macromoléculas
formadas por la unión mediante enlaces covalentes de una o más unidades simples
llamadas monómeros.
Polímeros biodegradables: Tipo específico de polímero que se descompone
después de cumplir su propósito para resultar en subproductos naturales como
gases, agua, biomasa, y sales inorgánicas.
Impacto ambiental: alteración o modificación que causa una acción humana sobre
el medio ambiente.
Contaminación: presencia en el ambiente de sustancias o elementos dañinos para
los seres humanos y los ecosistemas (seres vivos).
Biodegradación: Es el resultado de los procesos de digestión, asimilación y
metabolización de un compuesto orgánico llevado a cabo por bacterias, hongos,
protozoos y otros organismos.
MARCO TEÓRICO
El desarrollo de nuevas regulaciones ambientales a nivel mundial y la escasez del
petróleo, dan cabida a la fabricación de nuevos materiales con recursos renovables;
que sean amigables con el medio ambiente. Los cuales influyen en diferentes
sectores industriales (envasado, alimentación, eléctrico, construcción, medicina y
textil, entre otros). Los polímeros biodegradables se degradan por la acción de
microorganismos como las bacterias, algas y hongos.
La degradación consiste en reacciones químicas que conllevan la pérdida de
átomos en las moléculas orgánicas o bien la conversión de moléculas complejas a
más simples. Los polímeros biodegradables son definidos como “polímeros
sostenibles” ya que se obtienen por procesos que disminuyen el impacto al medio
ambiente durante su elaboración.
Los Polímeros biodegradables naturales, son producidos de fuentes naturales; sus
reacciones de biodegradación ocurren en un medio acuoso y son catalizadas con
enzimas. Cuando el polímero biodegradable entra en contacto con el agua, ésta
reacciona con la matriz polimérica, penetrando y provocando hinchamiento,
hidratación y ruptura de la cadena principal. Dentro de los polímeros de origen
natural se encuentran:
a) Proteínas
b) Lípidos
c) Polisacáridos (celulosa, almidón, quitina)-Obtenidos por modificación
del polímero natural o fermentación bacterial;
d) Poliésteres alifáticos, subdivididos en poliésteres sintetizados por
polimerización química del monómero de ácido láctico (LA), y
poliésteres sintetizados por fermentación de microorganismos o
plantas (PHA, PHB).
Los polímeros biodegradables modificados se sintetizan a partir de monómeros de
biomasa. Por ejemplo, los poliésteres con grupos funcionales degradables
hidrolítica mente. Los polímeros más utilizados son el ácido poli láctico (PLA) y el
ácido glicólico (PGA).
El Almidón se encuentra entre Los polímeros naturales biodegradables de mayor
consumo son los polisacáridos, los cuales se obtienen modificando el polímero
natural o bien por fermentación bacterial. Las macromoléculas de almidón, celulosa
y proteína generalmente son susceptibles a la biodegradación por la acción de
enzimas; las cuales actúan como aceleradores de las reacciones químicas de
síntesis y degradación de compuestos producidos por los microorganismos
(plantas, hongos y bacterias).
El almidón es producido durante la fotosíntesis de fuentes renovables, como una
reserva de alimento para las plantas y vegetales. Se puede encontrar en las raíces
y talos de las plantas. Es un termoplástico fuertemente hidrofílico y de bajo costo.
Está constituido por dos componentes de glucosa llamadas amilosa y amilopectina,
que determinan las propiedades del mismo. Ocupa el segundo lugar en abundancia
de fuentes naturales. Las fuentes industriales más importantes del almidón son el
maíz, trigo, papa, tapioca y arroz. El almidón puede usarse como un aditivo
biodegradable en los polímeros tradicionales para ayudar a la aceleración de la
degradación o fragmentación de las cadenas. El éxito de los polímeros
biodegradables naturales se basa en tener precios más bajos que los polímeros
derivados del petróleo; además de tener, en muchos casos, mejor calidad.
Método
Biopolímeros obtenidos a partir de monómeros bio-derivados de Aceites vegetales.
Hoy en día los aceites vegetales son una de las fuentes más importantes en la
síntesis de biopolímeros. Los aceites vegetales pueden ser obtenidos de plantas y,
en su mayoría, están compuestos por triglicéridos. Un triglicérido es un producto
éster obtenido de una molécula de glicerol y tres moléculas de ácidos grasos. Los
triglicéridos son moléculas altamente funcionales, y, por lo tanto, se han utilizado en
la síntesis de polímeros reticulados a través de dos estrategias principales. La
primera, es aprovechar los grupos funcionales presentes en los triglicéridos, tales
como dobles enlaces internos, alcoholes, o epóxidos, que se pueden polimerizar
usando diferentes métodos.
La segunda estrategia depende de modificaciones químicas antes de la
polimerización. Este enfoque resuelve el inconveniente de la baja reactividad de
triglicéridos naturales mediante la introducción de grupos funcionales fácilmente
polimerizarles. Entre los aceites de triglicéridos que se utilizan en la preparación de
biopolímeros se encuentran el de linaza, girasol, higuerilla, soja y palma. Dado que
los aceites vegetales varían ampliamente en sus propiedades físicas y químicas en
función de los ácidos grasos de su estructura, la elección del aceite vegetal juega
un papel importante en las propiedades del polímero. Algunos tipos de polímeros
preparados a partir de aceites de triglicéridos se enumeran a continuación:
poliésteres, poliuretanos, poliamidas, resinas acrílicas, resinas epoxi y poliéster
amidas. De los aceites vegetales, especial interés ha recibido el de higuerilla ya que
se caracteriza por ser uno de los pocos aceites vegetales cuya composición se
reduce casi a la de un solo componente: el 90% corresponde al triglicérido del ácido
ricinoleico.
Imagen 3 representación de proceso
El aceite de higuerilla es un importante reactante en la síntesis de poliuretanos
debido a su composición, estructura química y funcionalidad. Los poliuretanos son
producto de la reacción de diisocianatos con componentes que contienen grupos
hidroxilo. Los poliuretanos obtenidos a partir del aceite de higuerilla, presentan
propiedades como buena resistencia química al ataque por solventes bajo módulo
de Young, baja resistencia al rasgado y baja resistencia a tratamientos con alta
temperatura. Estas propiedades son atribuidas principalmente a la baja
funcionalidad del aceite, la baja velocidad de curado, debido a que los grupos
hidroxilo se ubican en carbonos secundarios, y a las largas cadenas de ácidos
grasos del aceite que originan un poliuretano de estructura irregular, causada por
los impedimentos estereoquímicas durante la formación.
Resultado y Discusión de Resultados.
A lo largo de todo el trabajo se expone la necesidad de la incorporación de los
plásticos biodegradables al mercado, ya que cada vez es mayor la cantidad de
residuos que se generan a nivel mundial, y lo que es peor, que la mayor parte de
los plásticos no pueden ser eliminados. Con los plásticos biodegradables queda
anulada esa problemática ya que es posible su degradación y en muchos casos, su
biodegradación.
Ya se han descubierto polímeros biodegradables de propiedades similares a los
que se usan cotidianamente, por lo que sería posible su sustitución inmediata, y
también se han descubierto procesos de fabricación más rápidos y eficaces por lo
que sería posible también la producción en grandes cantidades de los sustitutos
biodegradables. Sin embargo, el principal inconveniente al que se tiene que hacer
frente es el elevadísimo precio de los polímeros biodegradables, y más si lo
comparamos con los tradicionales. Por ello, es necesario el desarrollo e
investigación en técnicas que permitan obtenerlos de forma más económica.
Aunque los bioplásticos representan importantes ventajas respecto a los plásticos
convencionales, ya sea en la reducción de los residuos no biodegradables, como
en su reciclabilidad/compostabilidad y en aspectos medioambientales, y a pesar de
que pueden sustituir como hemos visto a plásticos tan usados como los PET, la
realidad es que falta todavía para que podamos considerarlos una alternativa al gran
consumo porque el coste de obtención de los materiales para su fabricación es
ostensiblemente más caro, y porque el sistema industrial tiene que cambiar toda su
estructura para incorporar a los bioplásticos en sus procesos.
A continuación, se muestra una gráfica con datos recabados durante 2016 en la
cual se señala la producción de bioplásticos con plásticos convencionales.
Imagen 4 Capacidad de producción global
Conclusiones
Después de esta investigación sobre el tema de la importancia de nuevos materiales
con polímeros biodegradables hemos llegado a la conclusión de que dichos
materiales tienen gran peso en muchos ámbitos de nuestra vida cotidiana, desde
los avances científicos que se producen en medicina con el objetivo de mejorar
nuestra calidad de vida hasta los envases de los alimentos que consumimos a diario
e, incluso, en los mismos alimentos. Por ello el trabajar con tipos de materiales que
trabajen noblemente con el ambiente ayuda a crear una forma de vida sana cómoda
para el ambiente y los seres que habitan en él.
Nuestra vida actual tiene base en la utilización de productos hechos de material
plástico su investigación nos ayuda a garantizar lejos de preservar el medio
ambiente y nuestra salud ocupar el recurso del que se crean estos es decir su
materia prima.
También podemos decir como equipo que el objetivo del trabajo es cumplido, ya
que cubrimos los puntos necesarios para tratar la importancia de este tema, así
como una investigación con detalles de en qué nos ayudan los polímeros, sus
características y además trabajamos en equipo de manera correcta.
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