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El presente trabajo se realizó para generar una alternativa sostenible en la producción de bioplásticos para usos agroindustriales, aprovechando cultivos de El Salvador tales como papa (Solanum tuberosum) y yuca (Manihot esculenta Crantz) ricos en almidón, modificando la estructura molecular por procesos térmicos y químicos para obtener un almidón termoplástico capaz de ser moldeable como película biodegradable y ser mezclado como biocompuesto. Esto con el objetivo de mitigar la contaminación por plásticos petroquímicos con altas emisiones de gases de efecto invernadero y daños directos a la biodiversidad, puesto que la dinámica de crecimiento poblacional ha conllevado el arraigo por factores socio-económicos y culturales al uso desmedido de plásticos, demanda que incrementará paralelamente con la producción de alimentos.

[ES] El quitosano es uno de los biopolímeros más profundamente estudiados y ha sido objeto de investigación en diversos campos de aplicación en los últimos años, como en la industria, la agricultura, la alimentación y la salud. El quitosano es un derivado desacetilado de la quitina, que principalmente se obtiene a partir de las cáscaras de desecho de crustáceos, tras ser consumidos como alimentos. Este material ofrece grandes posibilidades debido a su estructura molecular, que contiene grupos funcionales hidroxilo, amino y amida que permiten la interacción con otros materiales y amplias capacidades de modificación. En ese sentido, la combinación con otros materiales de origen renovable podría ofrecer nuevas alternativas en el ámbito de los biopolímeros. La lignina, otro biopolímero ampliamente disponible en la naturaleza, posee una gran cantidad de grupos funcionales capaces de interaccionar con los del quitosano para dar como resultado un material compuesto. La lignina es un biopolímero reticulado de elevado peso molecular que forma parte de la estructura de los tejidos de soporte de plantas vasculares y que aporta rigidez a la planta. En este estudio se propone la preparación y caracterización de membranas basadas en quitosano y lignina como una alternativa sostenible, y de bajo coste. Para ello, se realizará una amplia revisión bibliográfica de estos materiales para, seguidamente, preparar y caracterizar el comportamiento de estas membranas con un contenido de lignina que variará de 0,25 a 1,00% en porcentaje en peso. La preparación de las membranas se realizará mediante la técnica de disolución-vertido. La caracterización estará basada en el estudio de su estructura química, morfología microscópica, propiedades térmicas y estabilidad térmica, así como en el comportamiento de estabilidad hidrotérmica en función de la composición de lignina. Asimismo, se determinará su conductividad eléctrica y protónica para sugerir posibles aplicaciones en el campo de los bio-envases inteligentes o electrolitos en pilas de combustible., [CA] El quitosà és un dels biopolímers més profundament estudiats i ha estat objecte de recerca en diversos camps d'aplicació en els últims anys, com en la indústria, l'agricultura, l'alimentació i la salut. El quitosà és un derivat desacetilat de la quitina, que principalment s'obté a partir de les closques de rebuig de crustacis, després de ser consumits com aliments. Aquest material ofereix grans possibilitats per la seua estructura molecular, que conté grups funcionals hidroxil, amino i amida que permeten la interacció amb altres materials i amples de modificació. En aquest sentit, la combinació amb altres materials d'origen renovable podria oferir noves alternatives en l'àmbit dels biopolímers. La lignina, un altre biopolímer àmpliament disponible en la naturalesa, posseeix una gran quantitat de grups funcionals capaços d'interaccionar amb els del quitosà per donar com a resultat un material compost. La lignina és un biopolímer reticulat d'elevat pes molecular que forma part de l'estructura dels teixits de suport de plantes vasculars i que aporta rigidesa a la planta. En aquest estudi es proposa la preparació i caracterització de membranes basades en quitosà i lignina com una alternativa sostenible, i de baix cost. Per a això, es realitzarà una àmplia revisió bibliogràfica d'aquests materials per, tot seguit, preparar i caracteritzar el comportament d'aquestes membranes amb un contingut de lignina que variarà de 0,25 a 1,00% en percentatge en pes. La preparació de les membranes es realitzarà mitjançant la tècnica de dissolució-abocament. La caracterització estarà basada en l'estudi de la seua estructura química, morfologia microscòpica, propietats tèrmiques i estabilitat tèrmica, així com en el comportament d'estabilitat hidrotèrmica en funció de la composició de lignina. Així mateix, es determinarà la seua conductivitat elèctrica i protònica per suggerir possibles aplicacions en el camp dels bio-envasos intel·ligents o electròlits en piles de combustible., [EN] Chitosan is one of the most thoroughly studied biopolymers and has been the subject of research in recent years in various fields of application, such as industry, agriculture, food and health. Chitosan is a deacetylated derivative of chitin, which is mainly obtained from the waste shells of crustaceans, once they have been consumed as food. This material offers great possibilities due to its molecular structure, which contains hydroxyl, amino and amide functional groups that allow interaction with other materials and extensive modification capabilities. In this sense, the combination with other renewable materials could offer new alternatives in the field of biopolymers. Lignin, another widely available biopolymer in nature, possesses a large number of functional groups capable of interacting with those of chitosan to result in a composite material. Lignin is a high molecular weight cross-linked biopolymer that is part of the structure of plant support vascular tissues that provides rigidity to the plant. This study proposes the preparation and characterization of membranes based on chitosan and lignin as a sustainable, low-cost alternative biocomposite. For this purpose, an extensive bibliographic review of these materials will be carried out. Subsequently, membranes will be prepared and characterized with a lignin content that will vary from 0.25 to 1.00 %wt. The preparation of the membranes will be carried out by means of the solvent-casting technique. The characterization will be based on the study of its chemical structure, microscopic morphology, thermal properties and thermal stability, as well as on the hydrothermal stability as a function of the lignin composition. Likewise, the electrical and proton conductivity of the membranes will be determined to suggest feasible applications in the field of smart bio-packaging or electrolytes in fuel cells.

fotografías, gráficos, tablas. Actualmente, la ecología industrial y la ecoeficiencia son dos conceptos que guían el desarrollo de la industria colombiana mediante el aprovechamiento de materiales residuales como la biomasa y los plásticos pos consumo o pos industriales. En Colombia se produce una gran cantidad de residuos lignocelulósicos, al mismo tiempo que la generación de residuos plásticos aumenta como consecuencia de la alta demanda de polímeros. Con base en esto, la fabricación de materiales compuestos o biocompuestos se propone como solución sostenible a la producción de residuos. Este trabajo se realiza con el objetivo de obtener materiales compuestos a partir de la mezcla de residuos lignocelulósicos, tales como la estopa de coco (SC) y el cisco de café (CCa), con plásticos pos industriales, constituidos principalmente por polipropileno (PPR) y polietileno de alta densidad (PEADR). Los biocompuestos obtenidos fueron caracterizados por medio de ensayos mecánicos (tracción, flexión e impacto), por termogravimetría y calorimetría diferencial de barrido (DSC), así como por pruebas físicas y químicas como densidad, absorción de agua, envejecimiento acelerado, análisis próximo, análisis último y poder calorífico. Entre los principales resultados se encuentran: i) el aumento en la resistencia a la tracción y la flexión del PPR reforzado con 30% de CCa (BC4), ii) el aumento en la densidad del PPR y el PEADR mezclados con CCa al 30%, iii) el alto porcentaje de absorción de agua del PPR y el PEADR reforzados con CCa al 30%, iv) la estabilidad en las propiedades de flexión proporcionada por el contenido de lignina presente en la SC, v) el aumento en la temperatura de degradación del PPR y del PEADR reforzados con SC al 10% y CCa al 30%, respectivamente, vi) el incremento en la temperatura y el porcentaje de cristalización del PPR mezclado con SC al 10%, vii) el margen de utilidad por venta de materiales compuestos (11%), viii) la estimación del punto de equilibrio del proceso (409 Ton/año), ix) el cálculo del periodo de recuperación de la inversión inicial (2.3 años), y x) la determinación del potencial por calentamiento global como el parámetro de mayor impacto ambiental generado por el proceso de extrusión de PPR. Finalmente, se puede concluir principalmente que los biocompuestos reforzados con CCa presentaron un mejor comportamiento mecánico si se comparan con las matrices poliméricas reforzadas con SC. Por otro lado, los resultados asociados a las pruebas térmicas se encuentran directamente relacionados con la incorporación de fibra vegetal y su composición estructural (contenido de hemicelulosa, celulosa y lignina). Adicionalmente se menciona que la obtención de materiales compuestos se ve influenciada en gran medida por los costos de la materia prima así como de la disponibilidad de la misma en áreas aledañas y cercanas al sitio de su procesamiento. (Texto tomado de la fuente) Currently, industrial ecology and eco-efficiency are two concepts that guide the development of Colombian industry through the use of materials such as biomass and plastics. A large amount of lignocellulosic waste is produced in Colombia, at the same time as the plastic waste generation increases as a consequence of the high demand for polymers. Based on this, the manufacture of composite materials or biocomposites is proposed as a sustainable solution to the production of waste. This work is carried out with the objective of obtaining composite materials from the mixture of lignocellulosic waste, such as coconut tow (SC) and coffee cisco (CCa), with post industrial plastics, consisting mainly of polypropylene (PPR) and high density polyethylene (PEADR). The biocomposites were characterized by mechanical tests (tensile, bending and impact), thermogravimetry and differential scanning calorimetry (DSC), as well as the physical tests as density, water absorption, accelerated aging, proximal analysis, ultimate analysis and calorific power. Among the main results are: i) the increase in tensile and flexural strength of reinforced PPR with 30% CCa (BC4), ii) the increase in density of mixed PPR and PEADR with CCa at 30% , iii) the high percentage of water absorption of PPR and PEADR reinforced with 30% CCa, iv) stability in the properties of flexion and the content of lignin present in the SC, v) the increase of degradation temperature in reinforced PPR and PEADR with 10% SC and 30% CCa, respectively, and vi) the increase in temperature and the crystallization percentage of PPR mixed with 10% SC. Finally, it can be concluded that the reinforced biocompounds with CCa have a better mechanical behavior and are compared with the polymer reinforced matrices with SC. On the other hand, the results associated with the thermal tests are directly related to the incorporation of vegetable fiber and its structural composition (content of hemicellulose, cellulose and lignin). Additionally, it is mentioned that the obtaining of composite materials is extremely influenced by the costs of the raw material as well as the availability of the same in nearby areas and close to the site of its processing. Maestría Magíster en Ingeniería - Ingeniería Química Química Y Procesos

The present study analyzes the characteristics and the parameters necessary for the manufacture of a biodegradable composite material through the processes of extrusion, crushing and injection in order to optimize the mechanical properties of the composite material obtained. The thermoplastic polymers used as polymer matrix are polylactic acid (PLA), Poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) and a thermoplastic with starch base. Also, short flax fiber was used as reinforcement, with a length less than 3mm in length. The process of obtaining the composite material begins with the transformation of the biopolymer mixture combined with flax fiber, in a twin screw extruder for thermoplastics, where a filament of bio-composite material is obtained, which is crushed to obtain granulated material or pellets; the next process has been to transform the pellets of the composite material, by injection, into rectangular sheets with dimensions of 180 x 200 mm and thickness of 2.5 mm. To process the material in the mixing screw of the extruder, the melting temperature of the material must be maintained according to the study carried out in the differential scanning calorimetry tests. The differential scanning calorimetry (DSC), shows a range of temperatures where heat flow peaks occur, this test consists in progressively raising the temperature of the material and comparing the exothermic or endothermic processes present in the material, with this test they are obtained the glass transition, melting and degradation temperatures of the thermoplastic matrix, the appropriate handling values were: PLA (167.16 ° C), PHBV (178.62 ° C) and Starch Compound (142.71 ° C) , the parameters of temperature and pressure of injection are determined, these variables are essential to guarantee the manufacture of the different samples of composite material and in later stages destructive tests are carried out to examine the result in the mechanical properties of the biodegradable composite material. El presente estudio analiza las características y los parámetros necesarios para la fabricación de un material compuesto biodegradable mediante los procesos de extrusión, trituración e inyección con el fin de optimizar las propiedades mecánicas del material compuesto obtenido. Los polímeros termoplásticos utilizados como matriz polimérica son el ácido poli láctico (PLA), el Poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato)-(PHBV) y un termoplástico con base de almidón. Así también, se utilizó fibra corta de lino, como refuerzo, con una longitud inferior a 3mm de longitud. El proceso de obtención del material compuesto inicia con la transformación de la mezcla de biopolímero combinado con fibra de lino, en una extrusora de doble tornillo para termoplásticos, donde se obtiene un filamento de material bio-compuesto, el cual es triturado para obtener material granulado o pellets; el siguiente proceso ha sido transformar los pellets del material compuesto, mediante inyección, en chapas rectangulares con dimensiones de 180 x 200 mm y espesor de 2.5 mm. Para procesar el material en el husillo de mezclado de la extrusora, se debe mantener la temperatura de fusión del material de acuerdo al estudio realizado en los ensayos de calorimetría diferencial de barrido. La calorimetría diferencial de barrido (DSC), muestra un rango de temperaturas donde se presenta picos de flujo de calor, este ensayo consiste en elevar la temperatura progresivamente del material y comparar los procesos exotérmicos o endotérmicos presentes en el material, con este ensayo se obtienen las temperaturas de transición vítrea, de fusión y degradación de la matriz termoplástica, los valores adecuados de manipulación fueron: PLA (167,16°C), PHBV (178,62°C) y Compuesto de almidón (142,71°C), se determinan los parámetros de temperatura y presión de inyección, estas variables son esenciales para garantizar la fabricación de las diferentes muestras de material compuesto y en etapas posteriores se realizan ensayos destructivos para examinar el resultado en las propiedades mecánicas del material compuesto biodegradable.

Resumen Se prepararon dos biocompuestos de poli-3-hidroxibutirato/policaprolactona/aserrín de cannabis sativa indica-rusia blanca con relación en peso 70/30/(0y30) respectivamente. Los compuestos fueron mezclados en molino de rodillos, se obtuvieron láminas mediante moldeo por compresión. Probetas de cada material se enterraron en suelo durante cuatro meses. Finalizado el periodo, las probetas fueron desenterradas y se sometieron a análisis de espectroscopia de infrarrojo, difracción de rayos X, microscopía de barrido electrónico, ensayos de tensión y pérdida de masa. Los biocompuestos que fueron enterrados en el suelo presentaron cambios en la estructura química y cristalina, disminución de propiedades mecánicas, pérdida de masa y deterioro superficial con respecto a las muestras testigo. Los resultados aportan información relevante acerca de la biodegradación inicial de compuestos fabricados con biopolímeros y aserrín obtenido del tallo de marihuana cultivada legalmente para aplicación médica. En esta investigación se genera conocimiento enfocado a la elaboración de compuestos 100% biodegradables. Abstract Biocomposites based on poly-3-hydroxybutyrate/polycaprolactone/cannabis sativa indica-Russia white sawdust 70/30/(0 and 30) parts by weight were prepared. Mixing was carried out on a conventional laboratory two roll mill. Sheets of biocomposites were manufactured by compression molding. Specimens of each compound were buried in soil for four months. At the end of the period, the specimens were taken out of the soil and subjected to infrared spectroscopy, X-ray diffraction, electron scanning microscopy, tensile tests and mass loss. The biocomposites that were buried in the soil presented changes in the chemical and crystalline structure, decrease in mechanical properties, loss of mass and surface deterioration with respect to the control samples. The results of this study provide relevant information about the initial biodegradation of biocomposites manufactured with sawdust obtained from the stem of legal marijuana crops (for medical application). This paper is intended to promote the manufacture of 100% biodegradable polymeric compounds.

Los materiales evolucionan en todo momento, son mejorados para adquirir mayor resistencia o durabilidad; pero muchas veces cuando se realizan estas modificaciones existen grandes repercusiones en el medio ambiente. La intención de esta investigación es el desarrollar un nuevo material biocompuesto a base de residuos textiles y aglutinantes naturales que ayuden a disminuir el impacto ambiental negativo. Tomando en cuenta metodologías como de la cuna a la cuna de Michael Braungart y William McDonough Se parte desde la selección de los elementos que conformaran el material compuesto hasta las pruebas finales hechas al nuevo material en un laboratorio especializado para finalmente hacer una comparación con uno de los tableros laminados más utilizado en la industria del mueble. The materials evolve all the time, we improve them to obtain more resistance or durability; but most of the time when we make those improvements there are serious repercussions in our environment. The intention of this research is to develop a new biocomposite material based on textile waste and natural binders that help reduce the negative environmental impact. Based on methodologies such as cradle to cradle of Michael Braungart and William McDonough Beginning from the selection of the elements that will be part of the composite until the final tests made to the new material in a specialized laboratory to finally make a comparison with one of the most used laminated boards in the furniture industry. Otros

Actualmente, la mayoría de las embarcaciones de pequeña eslora se fabrican mediante laminación manual de resina poliéster reforzada con fibra de vidrio. Los principales inconvenientes de la utilización de estos materiales compuestos son: la dependencia de los hidrocarburos para la síntesis de las resinas, el elevado coste energético para la obtención de la fibra de vidrio y la emisión de compuestos volátiles nocivos en el proceso de fabricación. En el presente trabajo, se analizan las ventajas de utilizar laminados de resina de origen renovable reforzada con fibra natural de lino. Para ello, se preparan probetas normalizadas y se someten a ensayos mecánicos de tracción y flexión. A partir de las propiedades obtenidas, se diseña una embarcación de eslora menor de 24 metros siguiendo las indicaciones de la norma internacional ISO 12215-5. Los resultados indican que pese a necesitar mayores espesores de laminado, el peso final de la embarcación se reduce un 12% utilizando biocomposites. El análisis por Elementos Finitos (FEM) subraya la posibilidad de optimizar estructuralmente el diseño de la embarcación. Finalmente, el Análisis del Ciclo de Vida (ACV) pone de manifiesto una mejora medioambiental de la embarcación fabricada con biocomposite frente a la fibra de vidrio. Sin embargo, dicha mejora está limitada por la transformación de suelos y la elevada huella hídrica de la fibra de lino en su proceso productivo. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

RESUMEN Objetivo: Determinar los niveles de altura y densidad osea alcanzada en alveolos postexodoncia, 15 dias y tres meses despues de ser injertados con un sustituto oseo experimental. Materiales y Metodos: Se distribuyeron aleatoriamente 37 alveolos postexodoncia en dos grupos, uno experimental (n=21) y otro control (n=16). En el grupo experimental se utilizo un material compuesto por β-Fosfato tricalcico y quitosano, en el grupo control se empleo un producto comercial compuesto por una mezcla bifasica de hidroxiapatita (HA) y fosfato tricalcico (TCP). Se realizaron tomografias a los 15 dias y 3 meses postquirurgicos determinando niveles oseos (altura y anchura en la zona injertada); tambien se determino la densidad osea utilizando unidades Hounsfield. La informacion obtenida se proceso con la aplicacion STATA version 13. Se calcularon frecuencias para el sexo, tipo de alveolo y tipo de injerto utilizado, y para las variables numericas de edad, densidad osea, altura osea, grosor crestal, se establecieron promedios y desviacion estandar. El nivel de confianza se establecio en 95% y el nivel de significancia en 5%. Resultados: Al comparar la densidad y altura osea en los dos grupos no se encontraron diferencias estadisticamente significativas, pero si al comparar el ancho en la zona de la cresta (p-0.05). Conclusiones: El biocompuesto ceramico con quitosano mostro ser util en preservar niveles oseos en los alveolos postexodoncia y presento diferencias estadisticamente significas en el ancho del reborde. Palabras clave: Preservacion, alveolo, biocompuesto, quitosano, fosfato. SUMMARY Aim: Determine bone density and height reached fifteen (15) days and three (3) months after being grafted an sockets with a synthetic bone substitute and compared with experimental ceramic biocomposite. Materials and Methods: Thirty-seven sockets (37) selected randomly were grafted in clinics of the University of Valle, sixteen sockets (16) for control group and twenty (21) for the experimental group. CT scans were performed at 15 days and 3 months post-surgery determining bone levels: vertical height and width in the grafted area; bone density is also determined by analyzing Hounsfield units. The information obtained was processed with the STATA version 13 application frequencies for gender, type of socket and type of graft used, and for numeric variables of age, bone density, bone height, thickness crestal, averages were established and deviation were calculated standard. The confidence level was set at 95% and the significance level of 5%. Results: Bone density and height, no statistically significant differences between the intervention group (group 1) and control (group 2). For peak thickness statistically significant differences (p-0.05). The variation or change between start and end of follow within each group found that there is no statistically significant difference. Conclusions: The ceramic biocomposite with chitosan and graft tricalcium phosphate and hydroxyapatite no statistically significant differences in density and height in the scans at 15 and 90 days. The bone width showed statistically significant differences. Key words: Preservation, socket, biocomposite, chitosan, phosphate.

El presente proyecto se ha realizado un estudio de una serie de materiales compuestos de origen renovable o biocomposites con potenciales aplicaciones industriales. El trabajo se divide en los siguientes puntos: Síntesis de NanoCelulosa Cristalina (NCC) a partir de fibras de algodón, mediante el método de hidrólisis ácida, preparación de láminas de biocomposite utilizando matrices poliméricas de origen renovable y Nanocelulosa mediante el método evaporación de disolvente o “Solvent Casting”, caracterización estructural de distintos tipos de muestras y análisis de sus propiedades, y el estudio de las propiedades morfológicas, mecánicas y térmicas de dichos materiales. También se estudió la posible aplicación del material obtenido y su impacto ambiental. Se ha determinado el composite utilizando como matriz Aceite de Linaza Epoxidado (ELO) mezclado con un endurecedor, anhídrido metilnádico, un catalizador, 1-metilimidazol, y un acelerador, Propilenglicol y como refuerzo, cargas de NCC. Se procedió a realizar la síntesis de la NCC mediante hidrólisis ácida con ácido sulfúrico de fibras de algodón y se caracterizaron morfológicamente mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM). Mediante la técnica de “Solvent Casting” se procedió a la elaboración de las láminas de biocomposite con distintas concentraciones de NCC. Se estudiaron las condiciones del ensayo y la optimización de la fabricación de las mismas. Las láminas se caracterizaron mecánicamente mediante ensayos de microtracción, mofologicamente mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y térmicamente mediante análisis de TGA.Finalmente se evaluaron los resultados obtenidos de los ensayos anteriormente descritos de dichos biocomposites a distintas concentraciones de carga, y se elaboró un estudio del presupuesto además de su posible aplicación en el ámbito técnico industrial además del impacto ambiental.

La investigación se trata de la obtención de un biocompuesto a partir de una matriz cerámica y un polímero, con el fin de utilizarlo como relleno óseo. Se mezcló la matriz cerámica, fosfato tricálcico Ca (OH)2 y quitosana, polímero de origen natural. En el estudio se realizaron pruebas preliminares de mezclas para escoger 4 tipos de biocompuestos (BC1, BC2, BC3, BC4), con diferentes proporciones de los elementos de la matriz cerámica. Se trabajó en la preparación del biocompuesto con un pH entre 6,5 y 8,5 y un tiempo de secado entre 7 y 20 min. Se seleccionaron las mezclas óptimas para analizar sus propiedades mecánicas a partir de la prueba de la resistencia a la compresión. Se determinaron los valores de pH, los cuales estuvieron en un rango de 7,05 y 7,6. Igualmente se hallaron unos tiempos de secado que oscilaron entre 7 y 15 min, la pasta mantuvo una temperatura constante de 25 ºC y consistencia moldeable, condiciones que son apropiadas para su utilización como sustituto óseo. La muestra que obtuvo mejores propiedades en cuanto a pH, temperatura y tiempo de secado fue seleccionada para ser implantada en tibias de conejo para determinar la respuesta histológica después de 60 días The research deals with the development of a biocomposite from a ceramic matrix and a polymer with the purpose of using it as bone filler. A mixture was made of the ceramic matrix, tricalcium phosphate Ca (OH)2 and chitosan, a polymer of natural origin. The mixtures underwent preliminary testing to choose 4 types of biocomposites (BC1, BC2, BC3, BC4) with varying proportions of ceramic matrix elements. The biocomposite was prepared at a pH between 6.5 and 8.5. Drying time ranged between 7 and 20 minutes. Optimal samples were chosen and their mechanical properties analyzed by means of compression resistance testing. PH measurements showed values between 7.05 and 7.6, and drying times ranged between 7 and 15 minutes. The paste remained at a constant temperature of 25 ºC and maintained molding consistency. These properties are required for use as bone substitute. The sample exhibiting the best pH, temperature and drying time values was chosen for implantation in rabbit tibiae to verify the histological response after 60 days