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Síntesis y Aplicación de Biopolímeros
Dr. Ullrich Stahl, Ph.D.
Universidad Central del Ecuador Facultad de Ingeniería Química
Dilema: Biopolímeros y Biocombustibles vs. Polímeros y combustibles fósiles
Introducción:
Alimento Contaminación
Qué son Biopolímeros?
IUPAC (1992): Macromoléculas producidas por un organismo vivo, incluyendo -Polinucleótidos -Polisacáridos -Proteínas
Generalizado: Polímeros a base de materias primas de fuentes renovables: almidón, celulosa, azúcar Polímeros biodegradables
Características
Biopolímeros basados en materias primas renovables
Polímeros biodegradables
Biopolímeros biodegradables Y basados en materias primas renovables
Polímeros convencionales
Materias primas renovables
Materias primas petroquímicas
No degradable Degradable
Ejemplos de Biopolímeros, Síntesis y Aplicación
Acido Poliláctico (PLA):
Síntesis: 1) Almidón –Enzimas-> Glucosa 2) Glucosa –Fermentación-> Acido láctico 3) Acido láctico –Polimerización-> Acido Poliláctico
Mecanismo de Polimerización: Policondensación
Ejemplos de Biopolímeros, Síntesis y Aplicación
Poliácido Láctico (PLA):
Aplicaciones: (Termoplástico estable hasta 60°C) Envases para cosméticos y alimentos Laminas para la Agroindustria Ingeniería médica: Implantes, hilos Materiales compuestos con fibras orgánicas Para Impresoras 3D
Ejemplos de Biopolímeros, Síntesis y Aplicación
Almidón Termoplástico (TPS):
Síntesis: 1) Almidón + Agua + Glicerol –T,p (Extrusor)-> Almidón Termoplástico
Destructuración del almidón de cristalino a amorfo
Polímero resultante es hidrofílico: + blend (e.g. PLA) -> Polímero manejable
15% glycerol 25% glycerol
Ejemplos de Biopolímeros, Síntesis y Aplicación
Almidón Termoplástico (TPS):
Aplicaciones: Bolsas y fundas Láminas para la Agroindustria Envases para alimentos grasosos y secos Para empacar productos delicados
Ejemplos de Biopolímeros, Síntesis y Aplicación
Polihidroxibutirato (PHB):
Síntesis: 1) Almidón/Glucosa –Bacillus Megaterium-> Polihidroxibutirato
Extracción del polímero de la materia celular de la bacteria -> granulado
–extracción, purificación->
Ejemplos de Biopolímeros, Síntesis y Aplicación
Aplicaciones: (Termoplástico estable hasta 175°C) Como PLA, pero mas resistente al UV e hidrólisis Producción aún cara, > $7/kg Gigante durmiente, industria azucarera?
Polihidroxibutirato (PHB):
Ejemplos de Biopolímeros, Síntesis y Aplicación
Acetato de Celulosa (AC):
Síntesis: 1) Celulosa + Ac. Acético glacial + Anhídrido Acético –ZnCl2, H2SO4-> Tri-Ac-Celulosa (CTA) 2) Tri-Ac-Celulosa + H2O –H2SO4, 60-80°C, hidrólisis parcial-> Di-Acetil-Celulosa
Ejemplos de Biopolímeros, Síntesis y Aplicación
Aplicaciones: (Termoplástico 180 - 220°C), poco biodegradable Fibras textiles Marcos de gafas Filtros de cigarrillos Uso como plástico resistente de alto impacto
Acetato de Celulosa (AC):
Ejemplos de Biopolímeros, Síntesis y Aplicación
Quitosano:
Síntesis: 1) Quitina –enzima o NaOH-> Quitosano
Ejemplos de Biopolímeros, Síntesis y Aplicación
Aplicaciones: Absorción de aceites (hasta 1:800 p/p) Clarificación desde bebidas hasta aguas servidas Absorción de metales pesados Coagulante en hemorragias Biocompatible y biodegradable Bactericida, fungicida (agroindustria) Abrasivo, pasta dental (Chitodent)
Quitosano:
Conclusiones:
Biopolímeros: + Tienen un gran mercado + Muestran un abanico de aplicaciones - Su uso pasa casi desapercibido - Existe conflicto de materia prima: uso como alimento o biopolímero