polimeros degradables

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POLÍMEROS POLÍMEROS DEGRADABLES DEGRADABLES JUAN NICOLÁS BORBÓN PIRA MÓDULO APRENET COHORTE 35 UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA ESPECIALIZACIÓN EN DOCENCIA UNIVERSITARIA

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Page 1: Polimeros degradables

POLÍMEROSPOLÍMEROS DEGRADABLESDEGRADABLES

JUAN NICOLÁS BORBÓN PIRA MÓDULO APRENET

COHORTE 35

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA

ESPECIALIZACIÓN EN DOCENCIA UNIVERSITARIA

Page 2: Polimeros degradables

OBJETIVOSOBJETIVOS

Dar a conocer la importancia de producir Dar a conocer la importancia de producir polímeros ambientalmente degradables.polímeros ambientalmente degradables.

Mostrar los mecanismos de degradación Mostrar los mecanismos de degradación medioambiental de los polímeros medioambiental de los polímeros degradables.degradables.

Presentar algunas de las características Presentar algunas de las características de los polímeros ambientalmente de los polímeros ambientalmente degradables producidos a nivel industrial.degradables producidos a nivel industrial.

Page 3: Polimeros degradables

JUSTIFICACIÓNJUSTIFICACIÓN

Reconocer que los plásticos usados Reconocer que los plásticos usados

comúnmente en los empaques (PE, PP, comúnmente en los empaques (PE, PP, PS, PVC (policloruro de vinilo), PET, se PS, PVC (policloruro de vinilo), PET, se están acumulando en el medio ambiente están acumulando en el medio ambiente ya que presentan alta resistencia ante la ya que presentan alta resistencia ante la degradación ambiental.degradación ambiental.

Page 4: Polimeros degradables

POLIMEROSPOLIMEROS

No degradables: PE, No degradables: PE, PET, PS, PP, PVC.PET, PS, PP, PVC.

Degradables: Degradables: Almidón, celulosa, Almidón, celulosa, Polietilenglicol, Polietilenglicol, polihidroxibutirato, polihidroxibutirato, polihidroxivalerato, polihidroxivalerato, policaprolactona, policaprolactona, poliácido glicolico, poliácido glicolico, poliácido láctico, poliácido láctico, celulosa.celulosa.

Page 5: Polimeros degradables

DEGRADACIÓNDEGRADACIÓN

Cambios que experimenta el polímero en su estructura química (perdida de uno o más átomos de carbono) ocasionados por la acción de determinadas condiciones medioambientales.

Page 6: Polimeros degradables

TIPOS DE DEGRADACIÓN

FOTODEGRADACIÓN FOTODEGRADACIÓN

DEGRADACIÓN DEGRADACIÓN TÉRMICA TÉRMICA

DEGRADACIÓN DEGRADACIÓN HIDROLÍTICAHIDROLÍTICA

BIODEGRADACIÓNBIODEGRADACIÓN

Page 7: Polimeros degradables

FOTODEGRADACIÓNFOTODEGRADACIÓN

Este proceso se basa en que la energía de la luz ultravioleta procedente de la luz solar es mayor que la energía de unión de los enlaces moleculares C-C y C-H y por lo tanto rompen las cadenas moleculares reduciendo su peso molecular y propiedades mecánicas.

Page 8: Polimeros degradables

DEGRADACIÓN TÉRMICADEGRADACIÓN TÉRMICA

Este proceso está acompañado por la ruptura de los enlaces covalentes por el aumento de la temperatura.

•Tiene una velocidad de degradación más alta que la fotodegradación.

•Método de uso restringido pues la mayoría de los polímeros son termoestables (No se pueden fundir a través de un proceso de calentamiento simple)

Page 9: Polimeros degradables

DEGRADACIÓN HIDROLÍTICADEGRADACIÓN HIDROLÍTICA

•Se produce como consecuencia del contacto del material con un medio acuoso.

•La introducción del agua en la estructura, provoca la ruptura de puentes de hidrógeno intermoleculares, hidratación de las moléculas y finalmente la hidrólisis de los enlaces inestables.

Page 10: Polimeros degradables

BIODEGRADACIÓNBIODEGRADACIÓN

Consiste en una descomposición aeróbia ó anaeróbia por acción de microorganismos.La biodegradación puede ser:

Parcial: consiste en la alteración en la estructura química del material y la pérdida de propiedades específicas.

Total: producción de CO2 (bajo condiciones aeróbicas) y metano (bajo condiciones anaeróbicas), agua, sales minerales y biomasa.

Page 11: Polimeros degradables

POLÍMEROS DEGRADABLES POLÍMEROS DEGRADABLES CELULOSACELULOSA

Uno de los polímeros más abundantes que existe en la naturaleza. Madera y fibras de algodón son: principales fuentes de celulosa (contienen entre el 50% y 95% del polímero respectivamente).No puede usarse como termoplástico, debido a que cuando aumenta la temperatura se descompone, antes que fundirse.

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USOS DE LA CELULOSAUSOS DE LA CELULOSA

Papel, tejidos (textiles)Papel, tejidos (textiles) Materia prima para producción de fibras Materia prima para producción de fibras

celulosicas sintéticascelulosicas sintéticas Aditivos en alimentos de bajo contenido Aditivos en alimentos de bajo contenido

calóricocalórico Recubrimiento en tabletas de uso Recubrimiento en tabletas de uso

farmacéutico.farmacéutico.

Page 13: Polimeros degradables

POLÍMEROS DEGRADABLES POLÍMEROS DEGRADABLES Poli acido glicolico (PGA)Poli acido glicolico (PGA)

Poliéster alifático lineal, puede degradarse Poliéster alifático lineal, puede degradarse hidroliticamente debido a los enlaces ester.hidroliticamente debido a los enlaces ester.

Se obtiene por polimerización del monómero Se obtiene por polimerización del monómero constituido por dímeros del ácido glicolicoconstituido por dímeros del ácido glicolico

Usada en suturasUsada en suturas Fibras de este material pierden 50% de fuerza Fibras de este material pierden 50% de fuerza

tensil después de usarse en heridas, y después tensil después de usarse en heridas, y después de 4 semanas se pierde toda fuerza tensil.de 4 semanas se pierde toda fuerza tensil.

Son absorbidas por la piel después de 6meses.Son absorbidas por la piel después de 6meses.

Page 14: Polimeros degradables

POLÍMEROS DEGRADABLES POLÍMEROS DEGRADABLES Poli acido láctico L (L-PLA)Poli acido láctico L (L-PLA)

Conformado por dímero cíclico, isómero Conformado por dímero cíclico, isómero óptico L, del ácido láctico óptico L, del ácido láctico

Alta resistencia a la tensión, baja Alta resistencia a la tensión, baja elongaciónelongación

Usado en suturas y fijaciones ortopédicasUsado en suturas y fijaciones ortopédicas Se degrada por hidrólisis y biodegradaciónSe degrada por hidrólisis y biodegradación

Page 15: Polimeros degradables

POLÍMEROS DEGRADABLES POLÍMEROS DEGRADABLES POLIHIDROXIBUTIRATOPOLIHIDROXIBUTIRATO

Se obtiene a partir de microorganismos. Se obtiene a partir de microorganismos. Ejemplo: Ejemplo: Azotobacter Azotobacter sp. FA8 sp. FA8 es una bacteria es una bacteria productora de PHB aislada de muestras de productora de PHB aislada de muestras de suelo.suelo.

USOSUSOS

Por su biodegradabilidad y carencia de toxicidad Por su biodegradabilidad y carencia de toxicidad se utilizan en cirugía para suturas y en se utilizan en cirugía para suturas y en implantes de liberación controlada de implantes de liberación controlada de medicamentos medicamentos

Page 16: Polimeros degradables

..

USOS USOS

En la industria del envase se utilizan para En la industria del envase se utilizan para contener productos cosméticoscontener productos cosméticos

Agricultura encapsular fertilizantes, Agricultura encapsular fertilizantes, insecticidas o fungicidas, siempre de insecticidas o fungicidas, siempre de liberación controlada.liberación controlada.

POLÍMEROS DEGRADABLES POLÍMEROS DEGRADABLES POLIHIDROXIBUTIRATOPOLIHIDROXIBUTIRATO

Page 17: Polimeros degradables

POLÍMEROS DEGRADABLES POLÍMEROS DEGRADABLES POLIPOLICAPROLACTONACAPROLACTONA

Polímero biodegradablePolímero biodegradable Usado principalmente en suturas.Usado principalmente en suturas. Se han desarrollado algunos productos que ya Se han desarrollado algunos productos que ya

son de uso comercial como:son de uso comercial como: GLICONATO: GLICONATO: 14% e-caprolactona. 14% e-caprolactona. Sutura Sutura

absorbible, se absorbe a los 60-90 días.absorbible, se absorbe a los 60-90 días. POLYGLYTONE 6211: POLYGLYTONE 6211: Compuesto de: Compuesto de:

Glicólido, caprolactona, carbonato de trimetileno Glicólido, caprolactona, carbonato de trimetileno y lactida. Es una sutura sintética, absorbible. Se y lactida. Es una sutura sintética, absorbible. Se reabsorbe completamente a los 56 días. reabsorbe completamente a los 56 días.

Page 18: Polimeros degradables

BIODEGRADACIÓNBIODEGRADACIÓN

)solventes(residuobiomasaOHCOOerolimpo 222

residuobiomasaOHCHCOeropo 242lim

MICROORGANISMOS AEROBIOSMICROORGANISMOS AEROBIOS

MICROORGANISMOS ANAEROBIOSMICROORGANISMOS ANAEROBIOS

Bacillus sp Degradador de COP`s (Compuestos organicos persistentes)

Page 19: Polimeros degradables

Fases de degradaciónFases de degradación

Page 20: Polimeros degradables

VENTAJAS DE LOS POLÍMEROS VENTAJAS DE LOS POLÍMEROS DEGRADABLESDEGRADABLES

Rápida reducción másica y volumétrica de Rápida reducción másica y volumétrica de sus residuos, con lo que se aumenta la sus residuos, con lo que se aumenta la vida útil de los vertederos.vida útil de los vertederos.

Impacto ambiental reducido: Impacto ambiental reducido: ↓ consumo petróleo ↓ consumo petróleo y la emisión de gases.y la emisión de gases.

Posibilidad de ser compostables, con los Posibilidad de ser compostables, con los beneficios que esto conlleva para la beneficios que esto conlleva para la fertilización de los suelos.fertilización de los suelos.

Page 21: Polimeros degradables

VENTAJAS EN COMPARACIÓN CON VENTAJAS EN COMPARACIÓN CON LOS POLÍMEROS TRADICIONALESLOS POLÍMEROS TRADICIONALES

Control de su grado de biodegradabilidad Control de su grado de biodegradabilidad desde el diseño del mismo.desde el diseño del mismo.

Se producen, en la mayor parte de los Se producen, en la mayor parte de los casos, a partir de fuentes renovables.casos, a partir de fuentes renovables.

Page 22: Polimeros degradables

DESVENTAJAS EN COMPARACIÓN DESVENTAJAS EN COMPARACIÓN CON LOS POLÍMEROS CON LOS POLÍMEROS

TRADICIONALESTRADICIONALES

Es necesario un control respecto al Es necesario un control respecto al proceso de degradación proceso de degradación

Baja resistencia a la humedad. Baja resistencia a la humedad. Reciclado mecánico mas complejo, por su Reciclado mecánico mas complejo, por su

menor resistencia a la temperatura y a la menor resistencia a la temperatura y a la acción mecánica. acción mecánica.

Page 23: Polimeros degradables

““Arboform”, plástico Arboform”, plástico fabricado a base de fabricado a base de una mezcla de lignina una mezcla de lignina con fibras naturales. con fibras naturales. Puede ser moldeado Puede ser moldeado en forma en forma convencional, y convencional, y reemplaza acabados reemplaza acabados en madera.en madera.

APLICACIONES INNOVADORASAPLICACIONES INNOVADORAS

Page 24: Polimeros degradables

APLICACIONES INNOVADORASAPLICACIONES INNOVADORAS El grupo japonés Pioneer El grupo japonés Pioneer

desarrolló un medio desarrolló un medio óptico hecho a partir de óptico hecho a partir de almidón de maíz. El "bio-almidón de maíz. El "bio-disco" tiene un espesor disco" tiene un espesor de 1.2 mm, una de 1.2 mm, una capacidad máxima de 25 capacidad máxima de 25 GB, y es biodegradable. GB, y es biodegradable.

Sanyo lanzó en 2003 un Sanyo lanzó en 2003 un CD de muestra basado CD de muestra basado en ácido poliláctico en ácido poliláctico (PLA).(PLA).

Page 25: Polimeros degradables

BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA

[1]MIKELL P. GROOVER. Fundamentos de manufactura moderna. Editorial Prentice Hall.

[2] www.eastman.com. Eastman Cellulose Esters for pharmaceutical Drug Delivery

[3] www.eastman.com. Eastman Cellulose Esters. The performance Edge.

[4] KIRK-OTHMER. Encyclopedia of Chemical Technology. Fourth Edition. ECT (CD).