Fotodegradación de biocompuestos de ácido poliláctico y quitosano: Evaluación de propiedades fisicoquímicas.

UNIVERSIDAD DE SONORA

DIVISIÓN DE CIENCIAS BIOLÓGICAS Y DE LA SALUD

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUÍMICO BIOLÓGICAS

Fotodegradación de biocompuestos de ácido poliláctico y quitosano: Evaluación de propiedades fisicoquímicas.

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PROPUESTA DE TESIS

Que para obtener el título de

QUÍMICO BIÓLOGO CLÍNICO

Presenta:

Cristopeer Thomas Busani

Hermosillo, Sonora                                                                Agosto 2015

Contenido

IMPORTANCIA        

OBJETIVOS        

Objetivo General        

Objetivos Específicos        

INTRODUCCIÓN        

HIPÓTESIS        

MATERIALES Y MÉTODOS        

Materiales        

Métodos        

Exposición de las muestras        

Análisis morfológico        

Microscopia electrónica de barrido        

Determinación de color        

Pruebas mecánicas        

Espectroscopia de infrarrojo con transformada de Fourier (FTIR)        

Análisis termogravimétrico (TGA)        

Calorimetría diferencial de barrido (DSC)        

DISEÑO EXPERIMENTAL        

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES        

BIBLIOGRAFÍA        

IMPORTANCIA

En la época moderna, se consume gran cantidad de recursos fósiles, entre ellos el petróleo y el carbón, como combustible para las industrias, lo que provoca grandes emisiones de CO2y otros contaminantes que causan un gran impacto ambiental.

        Los polímeros sintéticos son derivados de petróleo y se sintetizan en laboratorios o fábricas, lo que les confiere un peso molecular alto y propiedades hidrofóbicas. Aunadas a estas propiedades tenemos a las químicas, físicas y mecánicas, las cuales les permiten a los polímeros o plásticos ser utilizados en una amplia gama de aplicaciones como la industria automotriz, la medicina, la electrónica, en los envases de alimentos, entre otras (Iovino y col., 2008). Sin lugar a duda, dichas características han hecho de que estos materiales sean resistentes a la degradación y por tanto durar muchos años sin deteriorarse. Así mismo, rápido progreso de la industria de los plásticos y la amplia variedad de artículos manufacturados con los polímeros sintéticos han conducido a un nuevo problema ambiental, la acumulación de residuos sólidos en el ambiente, los cuales pueden permanecer acumulados durante cientos de años (Kaczmarek y Bajer, 2007). Se ha reportado que cada año se producen alrededor de 299 millones de toneladas de polímeros sintéticos a nivel mundial (PlasticEurope, 2015). En la ciudad de Hermosillo, Sonora, México, los residuos sólidos con base en polímeros representan el 12.46% del total de la basura, es decir, diariamente se desechan 62.3 toneladas de plástico (Romo, 2012).

        Debido a esta problemática no solo local sino internacional, se promueve la utilización de recursos naturales sustentables. En los últimos años, ha sido de gran interés el bajo impacto ambiental que presentan los biopolímeros obtenidos a partir de la biomasa (Tokoro y col., 2008). Los biopolímeros son polímeros formados en la naturaleza durante los ciclos de crecimiento de los organismos; también son conocidos como polímeros naturales. Estos polímeros pueden ser degradados a componentes químicos más pequeños que su estructura original por la acción de agentes biológicos como la radiación solar, el agua, microorganismos, las plantas o los animales; por tal motivo, se les considera como polímeros biodegradables (Chandra y col., 1998). Estos materiales ofrecen una solución para el problema ambiental al que nos enfrentamos, ya que pueden ser degradados en cortos periodos debido a que en sus estructuras moleculares se encuentran presentes enlaces de oxígeno, lo que los hace susceptibles a la hidrólisis enzimática y al ataque oxidativo; además de hacerlos reciclables por procesos biológicos llevados a cabo comúnmente (Sadi y col., 2010).

        Sin embargo, el diseño de estos nuevos materiales supone un reto para los investigadores, ya que no igualan las propiedades de los polímeros sintéticos. Una alternativa que ha sido estudiada es la mezcla de polímeros, la cual es una forma práctica, simple, económica, con un buen balance de propiedades y un bajo impacto ambiental para obtener nuevos materiales útiles para diversas aplicaciones. Las mezclas formadas de dos o más polímeros, por lo general, presentan propiedades diferentes que sus componentes individuales (Quiroz y col., 2014).

OBJETIVOS

Objetivo General

Evaluar el efecto de la fotodegradación en biocompuestos basados de ácido poliláctico y quitosano sobre sus propiedades fisicoquímicas.

Objetivos Específicos

1. Exponer biocompuestos obtenidos por extrusión basados en ácido poliláctico y quitosano a condiciones de la intemperie, durante 180 días de exposición.

1. Evaluar periódicamente las propiedades mecánicas, térmicas, ópticas, estructurales y morfológicas de los biocompuestos.

1. Proponer el mecanismo de fotodegradación por exposición a la intemperie (luz solar y humedad) de los biocompuestos.

INTRODUCCIÓN

En 2013, la producción mundial de plásticos alcanzaron las 299 millones de toneladas mostrando un aumento del 3.9% con respecto al 2012 (PlasticEurope, 2015). Son ampliamente utilizados debido a su estabilidad química y resistencia a la degradación; sin embargo, estas mismas características ocasionan la acumulación de residuos sólidos en el ambiente. Esta acumulación es de gran inquietud, ya que representa un incremento en el problema de contaminación ambiental (Rodríguez y col., 2014). Por esta razón, la degradación de los polímeros ha sido el centro de atención de numerosas investigaciones debido a que representan una alternativa de solución para esta problemática. Se ha observado que los poliésteres alifáticos son degradados con facilidad, por lo que es común encontrarlos como componentes en las investigaciones de materiales compuestos biodegradables (Tomita y col., 2004). El ácido poliláctico (PLA) es un poliéster alifático obtenido de recursos naturales como el almidón. Es un material reciclable, ya que puede sufrir reacciones de polimerización y despolimerización de manera reversible (Yasuda y col., 2010). Debido a sus propiedades mecánicas similares al polietiléntereftalato (PET), el PLA es una prometedora alternativa para sustituir a los polímeros derivados del petróleo en numerosas aplicaciones como en la industria automotriz, biomédica, envases alimenticios, industria textil, entre otras (Wang y col., 2013). Cuando un polímero biodegradable como el PLA es expuesto a condiciones ambientales, tienen lugar reacciones de degradación como hidrólisis y fotodegradación (Tsuji y col., 2006).

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