06 Ma Rodriguez Cellmat Productos Biodegradables Almidon

Laboratorio CellMat. Departamento de Fsica de la Materia

Condensada, Facultad de Ciencias, Universidad de Valladolid

Prof. Miguel Angel Rodriguez Perez, Prof. Jose Antonio de Saja Sez, Alberto Lopez Gil

Foro Regional de Sostenibilidad e I+D+i Junta de Castilla y Len

18 de Febrero de 2011

Productos bioderivados y biodegradables debajo coste basados en almidn.

Aplicacin a las bandejas para alimentacin

NDICE

1- INTRODUCCIN

2- OBJETIVOS

3- PREPARACIN Y CARACTERIZACIN DE MATERIALES4- EVALUACIN ECONMICA5- DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO

6- CONCLUSIONES

1- INTRODUCCIN

2- Emisiones de CO2 : CALENTAMIENTO GLOBAL

PROBLEMTICA MEDIOAMBIENTAL

ASOCIADO AL USO DE PLSTICOS1- Acumulacin de residuos plsticos en la superficie

terrestre (LANDFILL) y en las corrientes marinas (Sptimo continente)

3- Uso de recursos fsiles como el PETRLEO

1- INTRODUCCIN

CONTEXTOCONTEXTO

Instituto Tecnolgico del Plstico (AIMPLAS)

Camino de la prohibiciCamino de la prohibicinn

1- Francia: Ley de 2005 prevea que en 2010 todas las

bolsas de plstico deban ser biodegradables

2- Italia: Novamont y Coldiretti acuerdan implantar un

sistema de fabricacin de plsticos biodegradables;

Ley de 2007 prohbe las bolsas de plstico no

biodegradables a partir de 2010.

3- Espaa: Ministerio de Medio Ambiente pretende

para 2015 que 70% de las bolsas sean biodegradables.

1- INTRODUCCIN

UNA DE LAS SOLUCIONES:

UTILIZACIN DE

BIOPLSTICOS

Definicin ISO: Aquellos plsticos que se degradan por la accin de la luz, calor y microorganismos (bacterias, hongos, etc.) y no generan residuos perjudiciales.

Entrada en el mercado progresiva

BANDEJAS DE ALMIDN TERMOPLSTICO

1- INTRODUCCIN

Ventajas:- Bajo coste (0,3 /kg).

- Abundante produccin mundial.

- Conservacin de recursos fsiles.

- Biodegradacin microbiana rpida y total.

Desventajas:- Bajas propiedades mecnicas

- Fuerte carcter hidroflico.

- Elevada densidad 1400 kg/m3 (Poliestireno espumado 55 kg/m3).

1- INTRODUCCIN

CellMatLaboratorio de Materiales

Celulares

Creado en 1999. OBJETIVOS GENERALES DEL LABORATORIO:Creado en 1999. OBJETIVOS GENERALES DEL LABORATORIO:

Desarrollo de nuevos materiales celulares y nuevos procesos de fabricacin de inters para sectores fundamentales de la economa y entre ellos el sector de de los envases y embalajes.

Desarrollo de una investigacin cientfica de excelencia internacional en el campo de los materiales celulares.

Transferencia tecnolgica y conocimientos al sector industrial

Formacin cientficos especializados reparados par incorporarse al sector acadmico e industrial.

Formacin de tcnicos de la industria

Equipo InvestigadorEquipo Investigador

- Profesores: 2- Tcnicos de laboratorio: 2- Estudiantes de Pos-Doc: 1- Estudiantes de Doctorado: 11- Becarios de colaboracin: 6

NDICE

1- INTRODUCCIN

2- OBJETIVOS

3- PREPARACIN Y CARACTERIZACIN DE MATERIALES4- EVALUACIN ECONMICA5- DIAGRAMA DE FLUJO

6- CONCLUSIONES.

El objetivo principal de la investigacin es la obtencin de bioplsticos en base almidn con carcter

biodegradable para su aplicacin en la fabricacin de bandejas de productos alimenticios.

POLIESTIRENO

(EPS Y XPS)

ALMIDN TERMOPLASTICO

(TPS)

2- OBJETIVOS

2- OBJETIVOS

1- Plastificacin de almidn.

2- Mejora de las caractersticas mecnicas mediante la mezcla con agentes de refuerzo.

3- Impedir la absorcin de agua mediante la adicin de capas hidrofbicas.

4- Realizar un proceso de espumado que reduzca los costes

Retos a superar para desarrollar el productoRetos a superar para desarrollar el producto

NDICE

1- INTRODUCCIN

2- OBJETIVOS


6- CONCLUSIONES

MATRIZ POLIMRICA: ALMIDN.

AGENTE PLASTIFICANTE 1: AGUA ( 10%).

AGENTE PLASTIFICANTE 2: GLICEROL (30%).

AGENTES DE REFUERZO: FIBRAS

AYUDANTE DE PROCESO: CIDO ESTERICO

MATERIAS PRIMAS

3. PREPARACIN Y CARACTERIZACIN DE MATERIALES

RUTA DE FABRICACIN EN LABORATORIO

2- Extrusin

1- Mezcla

3- Granzeado

4- Moldeo


CARACTERIZACINEnsayos mecnicos

de traccin

Microscopa Electrnica

de Barrido

Plastificacin del almidn.

Homogeneidad en el aporte de materiales de refuerzo.

Unin ntima de los materiales de refuerzo a la matriz polimrica.


Caractersticas mecnicas delmaterial

Mdulo de Young, Resistencia a la traccinDeformacin de rotura

Absorcin de humedad

Cantidad de agua adsorbida

Efecto de diferentes tipos de fibras: FIBRAS DE PAJA DE TRIGO y FIBRAS DE ORUJO DE UVA


TPS-Fibras de paja de trigo

0

50

100

150

200

250

300

350

400

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

% fibras

E (M

Pa) P

PT1PT2PT3PT4

XPS

TPS-Fibras de orujo de uva

0

50

100

150

200

250

300

350

400

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

% fibras

E (M

Pa) P

PU1PU2PU3PU4

XPS


Preparacin capas Latex

1- Aplicacin de la capa de ltex

2- Curado en horno a 65 C durante 1 da

TPS TPS TPS


TPS 0 TPS 1 TPS 3

Proceso de espumacin: Microondas o extrusin

Espumacin por Microondas

Tiempo: ~ 1 min

Consumo Energtico:

Homogeneidad de la espuma:

Empleo de Agentes Espumantes qumicos: no

Control mas preciso del proceso de espumado


Reduccin de la densidad:

Estructura celular tEstructura celular tpicapica

NDICE

1- INTRODUCCIN

2- OBJETIVOS


6- CONCLUSIONES.

4- EVALUACIN ECONMICA

COMPARATIVA BANDEJA XPS-BANDEJA ALMIDN

XPS

Materias primasPorcentaje

Costes (/kg)

XPS 93,6% 1,5

Isobutano 6% 1,2

Talco 0,4% 1,68

Coste - Bandeja (4g): 0,0144

Coste - Material Prima: 0,006

Costes Fijos: 0,008

TPS + Fibras de Paja de Trigo

Materias primas Porcentaje Costes (/kg)

TPS 59,5% 0,30

Glicerol 25,5% 1,20

Fibras 15% 0,04

Coste - Bandeja (16g): 0,0156

Coste - Material Prima: 0,076

Costes Fijos: 0,008

Coste TPS/XPS = 1,08

NDICE

1- INTRODUCCIN

2- OBJETIVOS


6- CONCLUSIONES.

5- DIAGRAMA DE FLUJO

NDICE

1- INTRODUCCIN

2- OBJETIVOS


6- CONCLUSIONES.

7- CONCLUSIONES

1) Utilizacin de agentes para mejorar las caractersticas mecnicas

2) Reduccin de la absorcin de humedad

3) Realizar un proceso de espumacin

ES VIABLE LA FABRICACIN DE BANDEJAS PARA ENVASADO DE PRODUCTOS ALIMENTICIOS MEDIANTE LA UTILIZACIN DE ALMIDN COMO MATRIZ POLIMRICA.

Bandeja bioderivada, biodegradable y de bajo coste

Gracias por su atencin

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