La Función Exponencial Como Modelo Del Comportamiento De Degradación

Los resultados del análisis termo gravimétrico (TGA), muestran las gráficas de la degradación de la masa de la muestra con respecto a la temperatura. La forma de variación que aparece en las curvas tiene las características de funciones exponenciales de la forma, esta afirmación se puede observar en el siguiente apartado, en donde se estudia la velocidad de degradación de la masa con respecto a la temperatura.

F(x) =A/(a + Be^cx)

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Tipos de materiales biodegradables

Los polímeros biodegradables pueden clasificarse básicamente en cuatro categorías principales:

  1. Polímeros naturales: como la celulosa, el almidón, y las proteínas,
  2. Polímeros naturales modificados: como el acetato de celulosa o los polialcanoatos.
  3. Materiales compuestos que combinan partículas biodegradables (por ejemplo, el almidón, la celulosa regenerada o gomas naturales) con polímeros sintéticos (por ejemplo, mezclas de almidón y poliestireno, o almidón y policaprolactona).
  4. Polímeros sintéticos: como los poliésteres, las poliesteramidas y los poliuretanos, entre otros.

En general, los polímeros sintéticos ofrecen mayores ventajas sobre los materiales naturales y los compuestos porque pueden ser diseñados según las propiedades requeridas. Además, éstas pueden ser estimadas o predichas teóricamente.

Con respecto a la constitución química, los materiales biodegradables de mayor uso pueden clasificarse en tres categorías: derivados de azúcares, poliésteres y alcohol polivinílico.

La primera engloba a polímeros que, con diferencia, son los de mayor aplicación. El almidón (Figura 1), termoplástico de carácter fuertemente hidrofílico, de bajo coste y de alta disponibilidad, puede utilizarse como aditivo biodegradable o material de sustitución en plásticos tradicionales. Este compuesto en teoría acelera la degradación o la fragmentación de las cadenas de los polímeros sintéticos. La acción microbial consume el almidón, creando poros en el material, que pueden llevar a su rotura. Entre los plásticos biodegradables basados en el almidón y comercializados actualmente podemos citar sus mezclas con: polietileno de baja densidad (ECOSTAR), polietileno y poliésteres (ECOLAN), derivados de bajo peso molecular del petróleo (NOVON), un polímero soluble en agua y plastificante (BIOFIOL), y policaprolactona (GREENPOL).

La celulosa es el polímero natural más abundante por lo que ella y sus derivados han sido ampliamente investigados como potencial material biodegradable. A pesar de que la celulosa natural no puede ser procesada con facilidad, puede convertirse en un material biodegradable mediante Figura 1. La amilosa a) y la amilopectina b) constituyen el almidón.

Modificaciones químicas que alteren su estructura altamente ordenada. Podemos citar, como ejemplo, el acetato de celulosa (AC) (Figura 2), que se caracteriza por una elevada resistencia a la tensión, y la celulosa oxidada (Oxycel Surgical) que contiene una porción sustancial de funciones carboxílicas y se usa como gasas estériles y fajas para cortar hemorragias.

La segunda categoría corresponde a los poliésteres, sus grupos funcionales, degradables hidroliticamente, les confiere un gran interés en el campo de los biomateriales. Los polímeros preparados a partir de ácido glicólico (PGA) y ácido láctico (PLA) tienen una aplicación muy exmatbiotensa en medicina, por ejemplo en las suturas biodegradables que se han venido comercializando desde los años 60. Desde entonces, diversos productos basados en los ácidos láctico y glicólico (incluyendo otros materiales, como homopolímeros y copolímeros de policaprolactona (PCL), y copolímeros de polidioxanona (PDO) y poli(trimetilcarbonato) han sido aceptados para su uso en dispositivos médicos.

La tercera clase de material biodegradable de mayor aplicación corresponde a los derivados del alcohol polivinílico (PVA). Éste es un polímero sintético soluble en agua, su reactividad y degradabilidad hacen de él un material potencialmente útil en biomedicina, agricultura, áreas de tratamiento de agua (eliminación de iones metálicos) y excipiente en sistemas para liberación de fármacos. La multinacional DuPont comercializa el PVA con el nombre de ELVANOL, el cual posee excelentes propiedades como emulsificante, de adhesión y de formación de fibras.

Finalmente se puede citar otra familia de polímeros que, a pesar de su reducido consumo, tienen aplicaciones como materiales degradables, las poliesteramidas. Volvemos a mencionar, por su relación con los polímeros expuestos en este trabajo, la reciente comercialización de dos poliesteramidas fabricadas por Bayer: BAK1095 y BAK2195. La primera es un copolímero constituido por ácido adípico, 1,4-butanodiol y caprolactama, totalmente biodegradable, con buenas propiedades y fácil procesado. Por su parte, el BAK2195 se basa en el ácido adípico y la hexametilendiamina como componentes amida, y el ácido adípico con butanodiol y etilenglicol como componentes éster.

¿Materiales biodegradables?

Video de Materiales BiodegradablesActualmente se desarrollan un gran número de trabajos de investigación encaminada a disminuir las cantidades de residuos plásticos y a fabricar productos menos agresivos con el medio ambiente. En Europa, aproximadamente, el 10% en peso y más del 25% en volumen de los residuos sólidos están constituidos por plásticos, los cuales representan una amenaza potencial para muchos ecosistemas. Esta problemática se manifiesta asimismo en el terreno legal, pues en los próximos años entrará en vigor una ley que afectará a los productores de envases, y que les obligará a hacerse cargo de sus residuos y de los embalajes usados. Como respuesta a estas exigencias, la industria y la comunidad científica han potenciado proyectos de I+D sobre materiales biodegradables que no ataquen al medio ambiente. Por tanto, es de esperar que en el tercer milenio dispondremos finalmente de una amplia variedad de polímeros cuyos residuos sólidos no constituyan un problema ecológico.

Los biomateriales son productos destinados a aplicaciones médicas que están en contacto con los sistemas biológicos. Dentro de los biomateriales podemos considerar los polímeros que están presentes en aplicaciones como: marcapasos, plasmas, prótesis para fijaciones ortopédicas, bolsas de suero, fármacos encapsulados, suturas, grapas y material odontológico. Además, pueden ser una alternativa perfectamente viable en otros ámbitos como, agricultura y embalaje, donde existen problemas de reciclado y recogida. Algunos de los países en vías de desarrollo pierden una parte de su producción de alimentos debido a un envasado inexistente o deficientemundo-sostenible. Materiales como MAKROLON, un policarbonato reciclable, hacen los envases más manejables, resistentes y económicos. Las bolsas biodegradables BAK, una resina termoplástica, comercializadas por Bayer, tal vez sean una de las últimas innovaciones químicas en el campo del envasado con menor impacto ambiental.