POLÍMEROS DEGRADABLES JUAN NICOLÁS BORBÓN PIRA MÓDULO APRENET COHORTE 35 UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA ESPECIALIZACIÓN EN DOCENCIA UNIVERSITARIA

OBJETIVOS Dar a conocer la importancia de producir polímeros ambientalmente degradables. Mostrar los mecanismos de degradación medioambiental de los polímeros degradables. Presentar algunas de las características de los polímeros ambientalmente degradables producidos a nivel industrial.

JUSTIFICACIÓN Reconocer que los plásticos usados comúnmente en los empaques (PE, PP, PS, PVC (policloruro de vinilo), PET, se están acumulando en el medio ambiente ya que presentan alta resistencia ante la degradación ambiental.

POLIMEROS No degradables: PE, PET, PS, PP, PVC. Degradables: Almidón, celulosa, Polietilenglicol, polihidroxibutirato, polihidroxivalerato, policaprolactona, poliácido glicolico, poliácido láctico, celulosa.

DEGRADACIÓN Cambios que experimenta el polímero en su estructura química (perdida de uno o más átomos de carbono) ocasionados por la acción de determinadas condiciones medioambientales.

TIPOS DE DEGRADACIÓN FOTODEGRADACIÓN DEGRADACIÓN TÉRMICA DEGRADACIÓN HIDROLÍTICA BIODEGRADACIÓN

FOTODEGRADACIÓN Este proceso se basa en que la energía de la luz ultravioleta procedente de la luz solar es mayor que la energía de unión de los enlaces moleculares C-C y C-H y por lo tanto rompen las cadenas moleculares reduciendo su peso molecular y propiedades mecánicas.

DEGRADACIÓN TÉRMICA Este proceso está acompañado por la ruptura de los enlaces covalentes por el aumento de la temperatura. Tiene una velocidad de degradación más alta que la fotodegradación. Método de uso restringido pues la mayoría de los polímeros son termoestables (No se pueden fundir a través de un proceso de calentamiento simple)

DEGRADACIÓN HIDROLÍTICA Se produce como consecuencia del contacto del material con un medio acuoso. La introducción del agua en la estructura, provoca la ruptura de puentes de hidrógeno intermoleculares, hidratación de las moléculas y finalmente la hidrólisis de los enlaces inestables.

BIODEGRADACIÓN Consiste en una descomposición aeróbia ó anaeróbia por acción de microorganismos. La biodegradación puede ser: Parcial: consiste en la alteración en la estructura química del material y la pérdida de propiedades específicas. Total: producción de CO2 (bajo condiciones aeróbicas) y metano (bajo condiciones anaeróbicas), agua, sales minerales y biomasa.

POLÍMEROS DEGRADABLES CELULOSA Uno de los polímeros más abundantes que existe en la naturaleza. Madera y fibras de algodón son: principales fuentes de celulosa (contienen entre el 50% y 95% del polímero respectivamente). No puede usarse como termoplástico, debido a que cuando aumenta la temperatura se descompone, antes que fundirse.

USOS DE LA CELULOSA Papel, tejidos (textiles) Materia prima para producción de fibras celulosicas sintéticas Aditivos en alimentos de bajo contenido calórico Recubrimiento en tabletas de uso farmacéutico.

POLÍMEROS DEGRADABLES Poli acido glicolico (PGA) Poliéster alifático lineal, puede degradarse hidroliticamente debido a los enlaces ester. Se obtiene por polimerización del monómero constituido por dímeros del ácido glicolico Usada en suturas Fibras de este material pierden 50% de fuerza tensil después de usarse en heridas, y después de 4 semanas se pierde toda fuerza tensil. Son absorbidas por la piel después de 6meses.

POLÍMEROS DEGRADABLES Poli acido láctico L (L-PLA) Conformado por dímero cíclico, isómero óptico L, del ácido láctico Alta resistencia a la tensión, baja elongación Usado en suturas y fijaciones ortopédicas Se degrada por hidrólisis y biodegradación

POLÍMEROS DEGRADABLES POLIHIDROXIBUTIRATO Se obtiene a partir de microorganismos. Ejemplo: Azotobacter sp. FA8 es una bacteria productora de PHB aislada de muestras de suelo. USOS Por su biodegradabilidad y carencia de toxicidad se utilizan en cirugía para suturas y en implantes de liberación controlada de medicamentos

POLÍMEROS DEGRADABLES POLIHIDROXIBUTIRATO . USOS En la industria del envase se utilizan para contener productos cosméticos Agricultura encapsular fertilizantes, insecticidas o fungicidas, siempre de liberación controlada.

POLÍMEROS DEGRADABLES POLICAPROLACTONA Polímero biodegradable Usado principalmente en suturas. Se han desarrollado algunos productos que ya son de uso comercial como: GLICONATO: 14% e-caprolactona. Sutura absorbible, se absorbe a los 60-90 días. POLYGLYTONE 6211: Compuesto de: Glicólido, caprolactona, carbonato de trimetileno y lactida. Es una sutura sintética, absorbible. Se reabsorbe completamente a los 56 días.

MICROORGANISMOS AEROBIOS MICROORGANISMOS ANAEROBIOS BIODEGRADACIÓN MICROORGANISMOS AEROBIOS Bacillus sp Degradador de COP`s (Compuestos organicos persistentes) MICROORGANISMOS ANAEROBIOS

Fases de degradación

VENTAJAS DE LOS POLÍMEROS DEGRADABLES Rápida reducción másica y volumétrica de sus residuos, con lo que se aumenta la vida útil de los vertederos. Impacto ambiental reducido: ↓ consumo petróleo y la emisión de gases. Posibilidad de ser compostables, con los beneficios que esto conlleva para la fertilización de los suelos.

VENTAJAS EN COMPARACIÓN CON LOS POLÍMEROS TRADICIONALES Control de su grado de biodegradabilidad desde el diseño del mismo. Se producen, en la mayor parte de los casos, a partir de fuentes renovables.

DESVENTAJAS EN COMPARACIÓN CON LOS POLÍMEROS TRADICIONALES Es necesario un control respecto al proceso de degradación Baja resistencia a la humedad. Reciclado mecánico mas complejo, por su menor resistencia a la temperatura y a la acción mecánica.

APLICACIONES INNOVADORAS “Arboform”, plástico fabricado a base de una mezcla de lignina con fibras naturales. Puede ser moldeado en forma convencional, y reemplaza acabados en madera.

APLICACIONES INNOVADORAS El grupo japonés Pioneer desarrolló un medio óptico hecho a partir de almidón de maíz. El "bio-disco" tiene un espesor de 1.2 mm, una capacidad máxima de 25 GB, y es biodegradable. Sanyo lanzó en 2003 un CD de muestra basado en ácido poliláctico (PLA).

BIBLIOGRAFIA [1]MIKELL P. GROOVER. Fundamentos de manufactura moderna. Editorial Prentice Hall. [2] www.eastman.com. Eastman Cellulose Esters for pharmaceutical Drug Delivery [3] www.eastman.com. Eastman Cellulose Esters. The performance Edge. [4] KIRK-OTHMER. Encyclopedia of Chemical Technology. Fourth Edition. ECT (CD).