Search

El objetivo del presente estudio es hallar información sobre las tendencias tecnológicas en los biopolímeros y plásticos biodegradables y compararla, en lo posible, con la situación presentada en el año 2009. Para el análisis se utilizan herramientas de software de Vigilancia Tecnológica como el SCOPUS y como palabras clave Biopolymers y Biodegradable. Los términos empleados han sido definidos de acuerdo a lo establecido por el Comité Europeo de Normalización (CEN)., The objective of the present study is to find information on technology trends in biopolymers and biodegradable plastics and compare it, as it is possible, with the situation presented in the year 2009 [1]. Software tools of technology watch as the SCOPUS and Biopolymers and Biodegradable keywords are used for analysis. The terms used have been defined according to the established by the European Committee for Standardisation (CEN).

La utilización de películas plásticas de acolchado ha supuesto un gran avance en la producción agrícola. Sin embargo, los plásticos convencionales utilizados en esta práctica provocan numerosos impactos para el medio ambiente: la generación de microplásticos que por su recalcitrancia no pueden ser eliminados correctamente por los organismos del suelo, la liberación de aditivos tóxicos para la microfauna, impactos sobre la estructura edáfica y el funcionamiento del suelo. Por ello, la utilización de plásticos biodegradables es una alternativa que no solo no afecta negativamente a la eficiencia del acolchado agrícola, sino que no genera impactos sobre el medio ambiente por la ausencia de residuos plásticos tras la temporada de cultivo, ya que desaparecen por completo al ser mineralizadas a CO2, agua y biomasa. Dentro de las películas biodegradables podemos distinguir entre aquellas que contienen enlaces éster en su estructura, susceptibles a la acción de las enzimas esterasas segregadas por los microorganismos (ácido poliláctico, polihidroxialcanoatos, polibutileno succinato, policaprolactona y ácido adípico), y aquellas que contienen en su estructura molecular polisacáridos (celulosa y almidón), cuya degradación es más rápida. Pueden proceder del petróleo o de fuentes renovables, siendo estas las que generan menor impacto sobre el medio ambiente. Existe otro tipo de películas llamadas oxo-biodegradables, que tienen un mayor impacto que las mencionadas anteriormente por tratarse de películas convencionales con aditivos que aceleran su degradación. El desarrollo de las películas biodegradables se ha incrementado en los últimos años, apareciendo numerosas empresas fabricantes de estos materiales que ofrecen calidad y garantía de sostenibilidad., The use of plastic mulch films has been a great advance in agricultural production. However, the conventional plastics used in this practice cause numerous negative impacts on the environment: the generation of microplastics that due to their recalcitrance cannot be eliminated correctly by soil organisms, the release of toxic additives for the microfauna, impacts on the edaphic structure and soil functioning. For this reason, the use of biodegradable plastics is an alternative that not only does not negatively affect the efficiency of agricultural mulching, but also does not generate impacts on the environment due to the absence of plastic waste after the growing season, because they completely disappear to be mineralized into CO2, water and biomass. Within biodegradable films we can distinguish between those that contain ester bonds in their structure, susceptible to the action of esterase enzymes secreted by microorganisms (polylactic acid, polyhydroxyalkanoates, polybutylene succinate, polycaprolactone and adipic acid), and those which contain in their structure molecular polysaccharides (cellulose and starch) with faster degradation. Biodegradable plastic mulches (BDMs) can be prepared from fossil-sourced materials or renewable sources, these last ones being those that generate the lowest environmental impact. There is another type of films called oxo-biodegradable, which have a greater impact than BDMs because they are conventional films with additives that accelerate their degradation. The development of biodegradable films has increased in recent years, with the appearance of numerous manufacturers of these materials that offer quality and guarantee of sustainability., Grado en Ciencias Ambientales

Tese de Doutoramento (Gestão e Tratamento de Resíduos), O desenvolvimento de plásticos biodegradáveis e de base biológica desempenham um papel fundamental na transição para uma economia circular, nomeadamente em aplicações de caso único, como embalagens. Esta tipologia de materiais basia-se no uso de matérias-primas renováveis, na possibilidade de reciclagem orgânica e na economia de recursos por reprocessamento. A biomassa lignocelulósica destaca-se como uma fonte promissora de biopolímeros naturais, sendo os resíduos agroindustriais uma fonte atraente devido à sua disponibilidade, baixo custo e alto teor de celulose. Paralelamente, é igualmente importante que os produtos emergentes de base biológica acompanhem as tendências do mercado, nomeadamente no uso de técnicas de processamento ecológicas e no desenvolvimento de materiais com propriedades ativas. No presente trabalho pretendeu-se desenvolver bioplásticos de base celulósica a partir de resíduos agroindustriais. Estes foram identificados com base num diagnóstico e na implementação de um modelo linear, tendo siso selecionado o caroço do milho como matéria prima a estudar. Um pretratamento combinado de dois estágios (tratamento hhidrtérmico seguido da reação com solução diluída de hidróxido de sódio) foi realizado para extrair a sua fração celulósica. A celulose extraída foi utilizada para produção de acetato de celulose atavés de uma técnica acetilação sem a presença de um meio solvente para dissolução. Na síntese do acetato de celulose obteve-se um grau de substituição de 2,68 e um rendimento de 60%. O acetato de celulose produzido apresentou ainda características adequadas para a preparação de filmes com características mecanicas significativas. Avaliação do ciclo de vida foi realizada para contabilizar os impactos ambientais associados à aplicação conjunta das ténicas de pré-tratamento e acetilação. A análise de ciclo de vida mostrou que as técnicas utilizadas repercutiram em impactos ambientais menos significativos que os gerados por abordagens convencionais. Um bionanocompósito foi produzido através da dissolução do acetato de celulose sinterizado em uma suspensão coloidal contendo nanopartículas de dióxido de titânio e óxido de magnesio, obtida a partir da ablação a laserdos metais percussores em diclorometano. A técnica utilizada possibilitou a produção de filmes bioplásticos sem o uso de qualquer outro reagente químico ou geração de subprodutos., Bio-based and biodegradable plastics play a key role towards the successful transition to a circular economy, namely regarding the application of single-use products, such as packaging. The benefits brought by this class of materials rest on the use of renewable resources of raw-materials, organic recycling and resource-saving by reprocessing. Lignocellulosic biomass stands out as a promising source of natural biopolymers, being the agroindustrial residues are especially attractive alternative due to their availability, low-cost and high cellulose content. On top of that, it is likewise important that the emerged bio-based products keep up with the latest trends on the market, which are focused on the use of eco-friendly processing techniques and development of active materials. In this regard, the present thesis is intended to develop cellulose-based bioplastics from agroindustrial residues. Potential agroindustrial residues were identified based on a diagnosis study and on the implementation of a linear model, from which corncob was selected as the raw material to be studied. A combined two-stage liquid hot water/dilute-NaOH pretreatment was carried out to extract its cellulose content. Furthermore, cellulose acetate (CA), a recognized biodegradable polymer, was synthesized from the extracted cellulose by a solvent-free method using iodine as catalyst. The cellulose acetate synthesis resulted in substitution degree of 2.68 and yield of 60%. The synthesized CA was suitable to produce films with remarkable mechanical properties. A life cycle assessment (LCA) was modeled in order to count the environmental impacts resulting from the joint application of pretreatment/acetylation techniques. The LCA showed that, in response to the less consumption of chemicals and high yield of acetylation, the proposed techniques have environmental impacts less significant than those of conventional approaches. A bionanocomposite was produced via the direct dissolution of the synthesized CA in a colloidal suspension containing titanium dioxide and magnesium oxide, the latter obtained through the laser ablation of bare metal targets in an appropriate solvent. The processing technique used allowed the production of bioplastic films without the use of any other chemical reagent or generation of byproducts., CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico) e ao governo do Brasil pelo suporte financeiro no consentimento da bolsa 201940/2015-9. Obrigada à FCT (Fundação para a Ciência e Tecnologia) pelo apoio financeiro no âmbito dos projetos TSSiPRO (technologies for sustainable and smart innovative products-norte-01-0145-FEDER-000015) e UID/CTM/50025/2019 (UID/EEA/04436/2019 e NORTE-01-0145-FEDER-000018-HAMaBICo).