Estudio de la Influencia de las Arcillas Orgánicas en el Proceso de Biodegradación del PLA

Study of the Influence from Organoclays on the Biodegradation Process of PLA

En este estudio se prepararon nanocompuestos de PLA y organoarcillas Cloisite 20A y Cloisite 30B por intercalación fundida. La influencia de las organoarcillas en la biodegradación del PLA se evaluó mediante el método de respirometría. La incorporación de la arcilla Cloisite 20A no modificó la curva de mineralización del PLA. El nanocompuesto con Cloisita 30B, en cambio, presentó un comportamiento diferente, indicando un retraso en la biodegradación del polímero. Los materiales se caracterizaron por difracción de rayos X, análisis termogravimétrico y calorimetría diferencial de barrido. La caracterización de los materiales indicó nanocompuestos con una estructura intercalada, así como una estabilidad térmica reducida y un ligero aumento del grado de cristalinidad en comparación con el polímero puro.

INTRODUCCIÓN

Entre los polímeros biodegradables, el poli(ácido láctico) (PLA) se considera un material muy prometedor. Se trata de un poliéster producido por síntesis química a partir del ácido láctico, obtenido por fermentación bacteriana de la glucosa extraída del maíz. La producción de este polímero es potencialmente ventajosa por su bajo consumo energético y su bajo coste. En la actualidad, su principal aplicación (en torno al 70%) se encuentra en el sector de los envases.

La importancia del PLA en la producción de envases se ve acentuada por sus mejores propiedades de barrera a los gases. Los estudios informan de una reducción eficaz de la permeabilidad al oxígeno, al dióxido de carbono y al vapor de agua mediante la incorporación de capas de arcilla organofílica a la matriz de PLA. Este efecto positivo refleja la capacidad de las partículas de arcilla para actuar como elementos de barrera, obligando al permeante a recorrer un camino más tortuoso a través del nanocompuesto. Se han utilizado diferentes tipos de arcillas organofílicas comerciales, como Cloisite 20A y Cloisite 30B, en nanocompuestos de PLA.

La degradación del PLA en el suelo es lenta, pero puede degradarse fácilmente en un entorno de compostaje, donde se hidroliza en pequeñas moléculas al cabo de 45-50 días a temperaturas entre 50-60 °C. El compostaje es una alternativa importante para eliminar los envases de PLA, ya que las condiciones del proceso favorecen la degradación hidrolítica de este polímero. Según la norma ASTM D6400-12, un plástico compostable es aquel que sufre degradación por procesos biológicos durante el compostaje, produciendo dióxido de carbono, agua, compuestos inorgánicos y biomasa a un ritmo coherente con otros materiales compostables conocidos, y que no deja residuos visualmente distinguibles ni residuos tóxicos.