Polmeros con el medio ambiente en protenas / a base de almidn biodegradables y materiales compuestosEl calentamiento global, la creciente conciencia de los problemas ambientales y de gestin de residuos, la disminucin de los recursos fsiles, y el aumento de los precios del petrleo son algunas de las razones por las que los productos "bio" se estn promoviendo ms y ms por el desarrollo sostenible.Hay una serie de aplicaciones (envasado, la agricultura, el uso domstico, y ms), donde los polmeros biodegradables y materiales compuestos son particularmente adecuados como alternativas sostenibles.

Ahora generamos grandes cantidades de residuos de plstico, especialmente en la industria del embalaje y la agricultura.Polmeros a base de aceite son cada vez ms y ms caro, debido al aumento de los precios del petrleo que se deben en parte a la disminucin de los recursos fsiles.Todo esto ha despertado un renovado inters en los materiales naturales producidos a partir de recursos renovables.El desarrollo de nuevos materiales se centra ahora en cosas como propiedades de biodegradabilidad y aspectos de seguridad ambiental.Los polmeros biodegradables obtenidos a partir de recursos renovables pueden ser clasificados en tres familias: 1) agro-polmeros como polisacridos que se obtienen por procesos de fragmentacin de la biomasa;2) los polmeros como el cido polilctico (PLA), que son producidos por procesos de fermentacin de biomasa;y 3) polmeros obtenidos a partir de la polimerizacin de monmeros convencionales extrados a partir de biomasa, como polihidroxialcanoato o PHA.Tambin hay cuarta familia de polmeros biodegradables como policaprolactonas (PCL) o alifticos y copolisteres aromticos, pero stos se obtienen a partir de recursos fsiles no renovables.Una amplia gama de estos biopolmeros est ahora disponible en el mercado, ofreciendo todo tipo de propiedades que les permitan competir con los polmeros no biodegradables en varios sectores industriales.

Las actividades de investigacin en la Escuela de Minas de AlesLa Escuela de Minas Ales (Als, Francia) es una escuela de ingeniera bajo la tutela del Ministerio de Industria.Incluye tres centros de investigacin, como el Centro de Investigacin de Materiales con cerca de 20 personas (con exclusin de los estudiantes de doctorado) que trabajan en materiales polmeros avanzados.Los objetivos del Centro son: la satisfaccin de las necesidades del mercado de polmero y proponer soluciones innovadoras que tengan en cuenta todas las etapas del ciclo de vida de un material; la formulacin de los materiales compuestos reforzados con fibras mediante el desarrollo de tratamientos innovadores superficie de la fibra y un nuevo enfoque a los mecanismos interfaciales; la mejora de la resistencia al envejecimiento de polmeros y materiales compuestos para la temperatura, la exposicin UV, humedad, etc. mediante el desarrollo especfico en pruebas de envejecimiento in situ y enfoques innovadores que cubren aspectos fisicoqumicos mecnica, qumica y.

Durante unos diez aos, el Centro ha participado en varios programas de investigacin diferentes para desarrollar polmeros y materiales compuestos biodegradables innovadores a partir de recursos renovables y los sistemas de caracterizacin correspondientes.Sus principales investigaciones, para los que se presentan aqu los resultados, se refieren al desarrollo de polmeros biodegradables a partir de biomasa, tales como almidn y protenas.En los ltimos aos, sus actividades de investigacin se han centrado ms especficamente en biopolmeros derivados de microorganismos o las biotecnologas, como el EPL y PHA.Los recursos del Centro, son los equipos de procesamiento de polmeros de simple y de doble tornillo de extrusin, moldeo e inyeccin 95T 60T, calandrado, moldeo por compresin, y ms;molienda y tamizado de equipos;y mtodos para desarrollar tratamientos superficiales especficos para fibras y cargas.El Centro utiliza mtodos como el anlisis de FTIR y medidas calorimtricas o termo-gravimtrico para estudiar, entre otras, las (pruebas estticas y dinmicas) mecnicos, fsico-qumica y las propiedades trmicas de los materiales.Tambin utiliza las pruebas de envejecimiento acelerado o una recientemente desarrollada in situ prueba de envejecimiento denominado agrietamiento por tensin ambiental (ESC) para estudiar la resistencia al envejecimiento de polmeros y materiales compuestos, y las pruebas estndar para medir la biodegradabilidad de los polmeros en trminos de tasas de degradacin en compost y biolgica de oxgeno la demanda (BOD).Una prueba enzimtica especfica tambin ha sido desarrollado para detectar la cintica de biodegradacin antes de realizar las pruebas estndar a largo plazo.Proyectos Estudio de casoCOTONBIOMAT - 5PM - Desarrollo de materiales a base de protenas biodegradables a partir de derivados de semillas de algodn usando tecnologas secasArtculos agrcolas como pelculas de picado, pelculas de ensilado, bolsos y macetas pueden ser considerados como aplicaciones interesantes en los que biosourced y polmeros biodegradables podran reemplazar a los polmeros a base de aceite (principalmente poliolefinas), que generan una gran cantidad de residuos difciles de reciclar.Polmeros de ingeniera basados en protenas biodegradables son alternativas difciles.Con una produccin mundial de alrededor de 33 millones de toneladas mtricas, las tortas de semillas de algodn son actualmente la fuente ms abundante de protenas vegetales despus de la soja.Estos productos parecen ser muy atractivo para aplicaciones no alimentarias tales como polmeros biodegradables.En la mayora de casos, los procesos hmedos, tales como la fundicin se utilizan para estos materiales;el objetivo es ser capaz de utilizar las tecnologas de procesamiento secos (tales como la extrusin y termo-moldeo) que se utilizan actualmente para polmeros sintticos (Figura 1).

Cotonbiomat era un proyecto de investigacin en el Quinto Programa Marco de la Comisin de la UE (5PM) que se centr en el desarrollo de este biopolmero a base de protenas a travs de procesos secos.El Centro de Investigacin de Materiales de la Escuela de Minas de Ales se involucr en este proyecto, que fue gestionado por el Centro de Investigacin Internacional de Agronoma CIRAD (Montpellier, Francia) e implementado en colaboracin con empresas e instituciones de Amrica del Sur de Brasil y Argentina.Tecnologas secas requieren protenas con un comportamiento termoplstico, es decir, el flujo viscoso a alta temperatura.En muchos casos, la temperatura de transicin vtrea de protenas est muy cerca de su temperatura de degradacin trmica.Para ampliar la ventana de procesamiento, las protenas se mezclan con pequeas molculas susceptibles de reducir su temperatura de transicin vtrea por plastificacin.Debido a la naturaleza hidrfila de muchos aminocidos, polioles (tales como glicerol o sorbitol) se utilizan comnmente para plastificar protenas.Se investig la influencia de una serie de parmetros, incluyendo el tipo de plastificante y su contenido, condiciones de almacenamiento, la presencia de cscaras de semilla de algodn, la presencia de los lpidos, y las condiciones de procesamiento.Los resultados mostraron que la presencia de plastificantes tiende a reducir la resistencia a la traccin y mdulo de Young y para aumentar el alargamiento a la rotura.

Este efecto es ms fuerte cuando se aumenta el contenido de plastificante y el nmero de grupos hidroxilo del plastificante.Condiciones de almacenamiento tambin tienen una fuerte influencia en las propiedades mecnicas, agua siendo un buen plastificante para las protenas.La presencia de conchas tiende a reducir el rendimiento mecnico de las pelculas.A contenidos muy bajos (