Soil Biodegradation of a Blend of Cassava Starch and Polylactic Acid

Biodegradación en suelo de una mezcla de almidón de yuca y ácido poliláctico

En este estudio se evaluaron películas mixtas de base biológica producidas a partir de ácido poliláctico (PLA) y almidón termoplástico (TPS) en condiciones de suelo durante cuatro semanas (W). Se evaluó la degradación de la película además de los cambios térmicos, estructurales y morfológicos en la superficie del material. Hubo cambios estructurales evidentes; el TPS presente en la película se degradó de la semana 0 a la 4, mostrando una pérdida de masa entre 350 y 365 °C en el ensayo TGA. Este comportamiento se atribuyó a la condensación de los grupos hidroxilo del almidón de yuca, así como a una pérdida de masa correspondiente a la degradación del PLA entre 340 y 350 °C. La adición de TPS en la matriz que contiene PLA produjo una disminución de la Tg de las mezclas PLA/TPS. El aumento de la cristalinidad mejoró la permeabilidad al vapor de agua en la estructura. En consecuencia, la incorporación de almidón en estas mezclas no sólo reduce el coste del material, sino que también contribuye a su rápida biodegradación (68%). Estos resultados contribuyen y ofrecen nuevas alternativas para acelerar el proceso de biodegradación de biomateriales.

INTRODUCCIÓN

Los polímeros derivados de materias primas vegetales sustituyen cada vez más a los materiales plásticos, reduciendo su impacto ambiental (S. Lambert y Wagner, 2017; T. Lambert y Perga, 2019; Mierzwa-Hersztek et al., 2019). Entre los polímeros de interés industrial se encuentran la celulosa, el almidón, los ácidos algínicos, los polipéptidos naturales como las gelatinas y los poliésteres bacterianos (Heidemann et al., 2019). La biodegradación de plásticos contaminados en condiciones de compostaje se ha reportado como un método eficaz para reducir la contaminación plástica (Bher et al., 2019). Sin embargo, los polímeros biodegradables ofrecen la posibilidad de reducir el impacto ambiental de los residuos químicos de los vertederos, lo cual se debe a su velocidad de degradación en condiciones de compostaje en el sitio de disposición final (Castro-Aguirre et al., 2018). Sin embargo, algunos polímeros biodegradables como el ácido poliláctico (PLA) no se biodegradan tan rápido como otros residuos orgánicos durante el compostaje (Lv, Zhang, et al., 2017), ya que su degradación depende de la acción de microorganismos (Pattanasuttichonlakul et al., 2018) y de las reacciones de hidrólisis que pueden romper los monómeros de la cadena de ácido láctico en moléculas más pequeñas como la lactida. En consecuencia, la baja degradabilidad del PLA ha afectado a su aceptación general en el compostaje industrial. Las mezclas de PLA con otras biomoléculas, como el almidón de maíz, han sido ampliamente documentadas (Shogren et al., 2003), y en los últimos años se ha informado de mezclas de PLA 4032D con almidón de yuca (TPS) para aplicaciones de envasado y servicios alimentarios. En estos compuestos, por efecto de la biodegradación, cada uno de los componentes se convierte en biomasa, que vuelve al medio ambiente en forma de dióxido de carbono (CO₂), metano (CH₄) y agua.