Instituto de Tecnología de Materiales de la UPV

En el seno del Instituto de Tecnología de Materiales, ITM, de la UPV, en el Campus de Alcoy nos encontramos un grupo de investigadores especializados en el campo de los plásticos o polímeros. Este grupo de trabajo lo formamos alrededor de 16 profesores. El objetivo global del grupo de investigación es ofrecer al entorno empresarial una nueva visión de la utilidad de los materiales con un marcado carácter ecológico o medioambiental con aplicaciones en diversas áreas de la ingeniería. Bajo este marco global, el planteamiento del grupo se centra en:

Investigar el potencial de los polímeros de origen renovable y su potencial transferencia a sectores industriales. Minimizar el impacto del empleo de aditivos en polímeros mediante la utilización de aditivos de origen natural. Desarrollar una nueva línea de materiales bajo el marco del concepto de “biorefinería” en la que los productos o subproductos de diversas industrias sirvan de base para la síntesis de polímeros con potencial uso en ingeniería. Aprovechar-Revalorizar residuos de la industria agro-alimentaria y residuos agro-forestales mediante su incorporación en formulaciones de polímeros y compuestos. Identificar las fuentes de residuos plásticos y desarrollar metodologías para reciclar-revalorizar dichos residuos. 

Hay que tener en cuenta, que los plásticos se han convertido en un material prácticamente omnipresente en todos los ámbitos, tanto industriales como domésticos. No obstante, la actual problemática en cuanto al impacto medioambiental que generan sus residuos hace necesaria la investigación, desarrollo y optimización de nuevos plásticos más ecoeficientes. Los actuales trabajos de la comunidad científica en esta línea, han permitido obtener nuevas familias de materiales poliméricos como son los biopolímeros, bien por su origen renovable (no proceden del petróleo como materia prima, sino de materias naturales como se observa en la figura 1) o bien por su carácter biodegradable (se descomponen rápidamente por la acción bacteriana). Estas nuevas familias de biopolímeros se observan en la figura 2.

Dentro de estas líneas de trabajo, se está centrando la actividad investigadora de nuestro grupo de trabajo, en el desarrollo de formulaciones de materiales plásticos con aditivos de origen renovable y de bajo impacto medioambiental entre los que destacan el empleo de antioxidantes (tipo timol, carvacrol, vitamina E), protectores UV (flavonoides), plastificantes (aceites epoxidados), antibacterianos,… entre otros. En esta línea de trabajo, el grupo ofrece experiencia en el empleo de plásticos biodegradables como el ácido poliláctico (PLA), polihidroxialcanoatos (PHAs), almidones termoplásticos, estructuras proteicas, poliuretanos de origen renovable, … Bajo este marco, se ha trabajado en la caracterización reológica, transiciones térmicas, incorporación de aditivos para ofrecer productos optimizados con interés industrial. 

La obtención de “mezclas” o aditivación de biopolímeros, permite mejorar las propiedades de los mismos para adaptarlas a las necesidades de los distintos sectores tecnológicos que demandan materiales plásticos ecoeficientes o biodegradables, y sobre los que se han obtenido resultados muy interesantes. Quizás uno de los resultados más interesantes, es que los estudios normalizados de biodegradación de este tipo de biopolímeros han permitido su total desintegración en periodos de tiempo relativamente cortos, del orden de sólo 28 días en comparación con los 100 años que tardaría en degradarse una bolsa de plástico tradicional o los 1000 años de una botella de plástico, con la ventaja añadida de que los productos de la desintegración no son nocivos. 

En la figura 3 se puede observar un ejemplo de cómo se han ido desintegrando con el tiempo de enterramiento este tipo de biopolímeros, lo que los hace en una interesante alternativa de sustitución de plásticos tradicionales en aquellas aplicaciones de “usar y tirar” de algunos productos como platos, vasos, cubiertos, pajitas de un solo uso, envasado de alimentos, láminas para cultivos, films, elementos domésticos, de papelería o juguetes.

Además, siguiendo esta línea de trabajo, el grupo de investigación ha desarrollado diversos tipos de paneles de material compuesto, basados en la aglomeración de partículas de tipo lignocelulósico con diferentes tipos de ligantes de origen renovable como son las estructuras proteicas, aceites vegetales epoxidados y acrilados. A partir aceites vegetales (materia prima renovable), sus estructuras nos han permitido, mediante una reacción química sencilla, modificar esa estructura de forma que, mediante una reacción de “curado” se pueda obtener un material polimérico o plástico. 

Estos biopolímeros procedentes de un aceite natural pueden ser utilizados como matrices de materiales compuestos ecoeficientes, a los que también se le incorporan fibras/partículas naturales de tipo lignocelulósico, procedentes principalmente se residuos o subproductos de la industria agroalimentaria. Se ha trabajado en el desarrollo de compuestos mediante técnicas de termo-compresión y se ha evaluado la utilidad de diferentes tipos de residuos agroforestales y de diferentes ligantes de origen renovable en la fabricación de paneles con propiedades mecánicas interesantes y con buenas propiedades de aislamiento térmico y acústico capaces de ofrecer confort, como se observa en la figura 4.

Lourdes Sánchez es catedrática e investigadora en el Departamento de Ingeniería Mecánica y de Materiales de la UPV en el Campus de Alcoy.