Evaluación de películas bicapa para envases totalmente biodegradables a partir de papel de celulosa y Polihidroxibutirato (PHB)

Abstract

Los polímeros son muy utilizados para el packaging de alimentos. Sin embargo, debido a su lenta degradación y al previsto agotamiento de las reservas mundiales de petróleo, el uso de polímeros trae significativos problemas ambientales. Por ello, es necesario reemplazarlos por Bioplásticos que se degraden en períodos de tiempo más cortos cuando están expuestos a ambientes biológicamente activos. El papel puede cumplir una función muy importante en el packaging de alimentos. Es un material con excelentes propiedades mecánicas, sin embargo, su permeabilidad a los gases es muy alta, además su naturaleza hidrofílica es uno de los mayores retos. Actualmente, para la utilización del papel en la industria alimenticia, se recurre a un recubiertos con una fina capa de un plástico sintético que provee al material de propiedades de barrera a los gases y al agua. La alternativa que se propone en este trabajo es lograr un material 100% bioplástico, utilizando un material hidrofóbico biodegradable, que actúe como barrera. El alto costo de producción del PHB ha llevado a que su uso como “plástico” actualmente no sea de uso masivo, además los films de PHB son típicamente muy frágiles, lo que limita su uso para aplicaciones que requieren alta resistencia. Por ello, se propone preparar materiales compuestos de bioplásticos y fibras naturales u otros polímeros llevando a materiales de menor costo y mejores propiedades mecánicas. En este trabajo se desarrolló un material compuesto bicapa conformado por PHB y papel de celulosa (PC), utilizando dos métodos de procesamiento distintos, uno aplicable a escala de laboratorio (casting con solvente) y otro de posible aplicación industrial (Moldeo por compresión). El PHB es un termoplástico con una alta cristalinidad e hidrofóbico, por ello es que para lograr una mejor compatibilidad con un material hidrofílico como lo es la celulosa se le realiza un tratamiento superficial a la misma para el moldeo por compresión. La caracterización mecánica, térmica y morfológica fue llevada a cabo mediante ensayos de tracción uniaxial, calorimetría diferencial de barrido (DSC), análisis termogravimétrico (TGA), espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), microscopía electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (DRX), absorción de humedad, absorción de agua, permeación de vapor de agua y ensayo de la gota para el cálculo de la tensión superficial. Objetivos: Obtener biocompuestos a partir de polihidroxibutirato y papel de celulosa para uso en envases y/o embalaje. Estudiar las condiciones óptimas para obtener las películas: por impregnación del papel de celulosa con una solución de PHB y por compresión. Determinar la influencia del polihidroxibutirato en el papel de celulosa, buscando definir el porcentaje óptimo del mismo para mejorar las propiedades mecánicas y de barrera.