Desarrollo de materiales superabsorbentes biodegradables procesados a partir de subproductos agroindustriales

Actualmente se admite la necesidad cada vez más apremiante de desarrollar nuevos materiales con mayor sostenibilidad. Los materiales superabsorbentes constituyen un claro ejemplo, lo cual implica que estén basados en materias primas renovables, de menor coste e impacto ambiental. A pesar de ello, la comercialización de productos superabsorbentes basados en materias primas de origen natural, que sean biocompatibles y biodegradables se encuentra aún bastante limitada, existiendo una evidente necesidad de impulsar la investigación en el sector. El trabajo pretende contribuir a satisfacer esa necesidad, estableciéndose como objetivo principal desarrrollar nuevos materiales que presenten gran capacidad de absorción de agua (absorbentes y superabsobentes), que puedan ser procesados mediante técnicas de eficacia contrastada en la industria de fabricación de plásticos. Todo ello a partir de fuentes naturales renovables tales como proteínas procedentes de subproductos de la industria agroalimentaria. Además de su capacidad absorbente estos materiales deben presentar propiedades mecánicas y biodegradabilidad apropiadas para que puedan suponer una alternativa a los fabricados con polímeros sintéticos. Como resultado del trabajo se pretende adquirir el conocimiento científico y establecer las bases tecnológicas necesarias para conseguir matrices absorbentes y superabsorbentes biodegradables. Asimismo, se evaluará su potencial en productos SAB para higiene personal y para horticultura.There is an increasing need to shift towards the development of sustainable and environmentally friendly materials in the world market nowadays. Superabsorbents polymers (SAP) are a good example of this new type of materials, being based on renewable natural components with a lower cost. Notwithstanding, the productionand commercialization of biocompatible and biodegradable SAP are still very limited, which makes the need of research on this field pretty clear. This work pretends to cover that need establishing as its main objective the development of new materials that display a great water absorption capacity (absorbents and superabsorbents). These materials will be produced from natural renewable sources (proteins obtained as agro-food industry byproducts) through techniques commonly used in the plastic industry. These materials not only should possess a great water absorption capacity but they should present proper mechanical properties and biodegradability, so they could represent an attractive choice to those obtained from synthetic polymers. Eventually, the acquisition of scientific knowledge and the establishment of the technological base needed for the success in the development of those biodegradable SAP matrixes will be pursued with the different activities. Moreover, the potential of SAP materials produced for hygienic and horticulture applications will be studied.Ministerio de Economía y Competitividad (España) proyecto “Desarrrollo de Materiales superabsorbentes biodegradables procesados a partir de subproductos agroindustriales (SABio)” CTQ2015-71164-

Modificación hidrotérmica del almidón de yuca para su empleo como estabilizador de helados

En el trabajo se desarrolla un procedimiento de modificación física de almidón nativo de yuca a través de un tratamiento hidrotérmico en la zona previa a la gelatinización, de la cual no existen reportes de experimentación. El objetivo es determinar la influencia de las principales variables del proceso sobre el comportamiento reológico, con el propósito de ser empleado como estabilizador en la Industria heladera. Se alcanzaron buenos resultados reológicos con una concentración de 6% p/p de almidón nativo a 56 0C. El material obtenido se usó en formulaciones de helados, sustituyendo parte de los productos convencionales con efectos muy positivos en cuanto a la evaluación sensorial y el índice de aireación. Los resultados alcanzados permiten establecer perspectivas para el empleo de almidones modificados de yuca cuyo tratamiento hidrotérmico en la zona previa a la gelatinización ofrece efectos positivos, como estabilizante de suspensiones acuosas, similares a los que se alcanzan con almidones pregelatinizados, además con la ventaja de obtener el producto modificado con mayor facilidad

Evaluación del fenómeno de die swell en mezclas de almidón de yuca y poly (ácido láctico) en el proceso de extrusión /

En este trabajo se estudió el comportamiento de las mezclas TPS/PLA y sus materiales constituyentes, utilizando la combinación de técnicas de simulación por Dinámica Molecular para caracterización reológica y modelado analítico y numérico, para estudio del comportamiento de los materiales en estudio durante el proceso de extrusión y el fenómeno de “die-swell”. Lo anterior, permitió profundizar en el conocimiento del comportamiento de los materiales alterativos, en este caso polímeros biodegradables que permitan reemplazar a los polímeros tradicionales provenientes del petróleo en aplicaciones específicas y que al final de su vida util, estos puedan ser biodegradados y de esta manera ayudar a reducir la contaminación por volumen. Además, la implementación de simulación, ayudaría en gran medida, a predecir el comportamiento de estos materiales, reduciendo costos y tiempo en la implementación de ensayos experimentales. Los resultados obtenidos, en este trabajo son una clara muestra que el nuevo campo de trabajo que se abre con los materiales biodegradables alternativos, esta aun por explorar, puesto que tanto los modelos como las técnicas de simulación están planteados para los materiales tradicionales provenientes del petróleo, lo que hace que se requieren ajustes en algunos parámetros, para poder entender de manera clara el comportamiento de los nuevos polímeros. Teniendo en cuenta lo anterior, se hace necesario aun, poder comparar con resultados experimentales, que permitan validar los resultados obtenidos por la simulación y los modelos utilizados.Incluye referencias bibliográficas (páginas 77-80

Desarrollo, caracterización y aplicación de envases biodegradables a partir de almidón

Inicialmente, dentro de las materias primas utilizadas en la fabricación de envases para alimentos se pueden citar el metal, el vidrio y el papel. En los últimos cincuenta años ha habido una sustitución gradual de estos materiales por polímeros provenientes de la industria petroquímica ya que los mismos permiten obtener materiales flexibles con características distintivas. A pesar de que la mayoría de los productos poliméricos sintéticos derivados del petróleo garantizan la protección deseada en términos de costo, conveniencia, formato, marketing y características físicas, químicas y ópticas, tienen la desventaja de que no son biodegradables, siendo responsables de gran parte de los residuos contaminantes que se acumulan en la naturaleza. Además, su fabricación requiere un alto costo energético y generalmente se descartan tras el primer uso, siendo su destrucción también muy costosa y contaminante. Por lo tanto, ha surgido la necesidad de proponer restricciones ambientales basadas en una verdadera política de control de residuos no degradables con el fin de reducir la cantidad de desechos de envases además de reutilizar los materiales y reciclarlos para producir nuevos insumos. Así, se han realizado numerosos estudios para valorar algunos materiales alternativos; en ese sentido, surgió el concepto de materiales biodegradables asociado al uso de materias primas renovables. Los mismos son capaces de ser degradados por el medio ambiente (expuestos a condiciones óptimas de humedad, microorganismos presentes en el suelo y oxígeno) en sustancias simples (agua y dióxido de carbono) y biomasa. El reemplazo de los envases sintéticos convencionales por materiales biodegradables puede reducir el uso de recursos no renovables y disminuir los desechos ambientales a través del reciclado biológico del sistema. Si bien, estos materiales son considerablemente más caros que los sintéticos convencionales, el mejoramiento de las prácticas de producción, que puedan realizarse a escala industrial y el aumento de los costos de los recursos fósiles conduciría a una situación económica más favorable.Facultad de Ciencias Exacta

Síntesis de polimiero telequélicos vía metástasis olefínica de compuestos de origne natural para la generación de polimeros biobasados

Investigaciones recientes han ampliado los conocimientos sobre metátesis con el fin de establecer rutas estables y eficientes en la síntesis de productos biobasados. El presente trabajo de tesis describe una polimerización por metátesis de apertura de anillo (ROMP, por sus siglas en inglés) a partir de oleatos de sorbitano y 1,5-ciclooctadieno que hace posible la obtención de polímeros telequélicos biobasados bifuncionales, precursores de productos con largas cadenas poliméricas. A partir del estudio metodológico hacia la formación de polímeros biobasados se encuentra que la relación de las concentraciones entre los oleatos de sorbitano y el 1,5-ciclooctadieno es una condición crítica en cada experimento, ya que, afecta directamente a la formación de cadenas poliméricas largas. Uno de los hallazgos más importantes en este trabajo de investigación es que se forman polímeros telequélicos biobasados bifuncionales con mejores propiedades térmicas y reológicas a partir de una concentración alta del 1,5-ciclooctadieno y un oleato de sorbitano como agente de transferencia. Por lo tanto, se concluye que los experimentos con esta condición favorecieron la obtención de poliuretanos biobasados, para comprobarlo se analizó cada experimento con técnicas de caracterización como espectroscopia de reflexión total atenuada (ATR), cromatografía de permeación de gel (GPC), calorimetría diferencial de barrido (DSC), reometría rotacional y análisis mecánico dinámico (DMA)

Desarrollo y caracterización de biocomposites con cáscara de almendra para el sector juguetero

[ES] En los últimos años, se ha incrementado la sensibilidad en torno a las cuestiones ambientales derivadas del uso de los materiales poliméricos basados en el petróleo y el impacto de éstos en el medio ambiente. La concienciación social y ambiental adquirida por parte de los consumidores hace que industrias tradicionales, como la del juguete, donde el uso del plástico está ampliamente extendido, desee adaptarse voluntariamente a la demanda del mercado y las empresas quieran desarrollar nuevas líneas de producto empleando materiales más ecológicos y sostenibles. El principal objetivo de esta tesis doctoral es el desarrollo y caracterización de biocomposites (biocompuestos) obtenidos a partir de una matriz polimérica procedente de fuentes renovables y biodegradable, concretamente almidón termoplástico (TPS), y como relleno, cáscara de almendra en polvo (ASP), aptos para ser procesados por inyección cuyas propiedades mecánicas, térmicas y estéticas permitan su uso en el sector del juguete. En un primer bloque, esta investigación estudia la influencia de la variedad de cáscara de almendra en las propiedades finales del biocomposite TPS/ASP desarrollado. Para ello, se seleccionan cinco variedades de almendra: Desmayo Rojo, Largueta, Marcona, Mollar y una mezcla comercial de variedades desconocidas, ya suministrada en formato polvo. También se estudia la influencia del tamaño de partícula de dicha carga (menor a 0.05 mm, 0.05<p<0.08 mm, 0.08<p<0.125 mm y 0.125<p<0.250 mm) considerando una cantidad fija de ASP (30 % en peso). Finalmente, se analiza el efecto del contenido de ASP (5-30 % en peso). Para ello, los diferentes biocomposites son fabricados mediante técnicas convencionales de extrusión e inyección. Se emplea una metodología basada en diferentes técnicas experimentales para la determinación de las propiedades mecánicas (ensayos de tracción, flexión, impacto Charpy y dureza Shore D), propiedades térmicas (análisis calorimétrico (DSC) y termogravimétrico (TGA)), medidas colorimétricas (CIELab) y análisis morfológico (SEM). En general, de este primer bloque se concluye que, la adición de ASP al TPS aumenta la rigidez del material y disminuye su deformación a rotura, la resistencia al impacto y la resistencia térmica con respecto a la matriz polimérica TPS. La incorporación de ASP proporciona un acabado similar a la madera. Una vez seleccionada la variedad, el tamaño de partícula y el contenido de ASP más adecuado, se considera mejorar la interacción carga/matriz con objeto de incrementar las propiedades mecánicas que se han visto afectadas por la adición de la carga. Los métodos de compatibilización que se han llevado a cabo para ello han sido mediante la incorporación de sustancias de origen renovable. En concreto, los compatibilizantes de origen renovable empleados en esta tesis doctoral son tres aceites vegetales epoxidados (EVOs): el aceite de linaza epoxidado (ELO), el aceite de soja epoxidado (ESBO) y el aceite de maíz epoxidado (ECO). Los diferentes EVOs se han incorporado entre 5-20 phr. La caracterización de las propiedades de los bicomposites desarrollados se realiza de forma análoga a los obtenidos en el primer bloque. Los resultados obtenidos muestran una notable mejora de las propiedades mecánicas con el empleo de estos compatibilizantes derivados de aceites vegetales. Además, la adición de estas sustancias tiene un efecto estabilizante en la desintegración del material. Finalmente, se estudia si es posible reprocesar el TPS y el biocomposite TPS/ASP y cómo afecta el reprocesado de estos biomateriales a sus propiedades finales (estéticas, mecánicas y térmicas). A pesar de la progresiva degradación del material, en ambos casos, es técnicamente factible volver a procesar el material al menos tres veces sin necesidad de incorporar material virgen.[CA] En els últims anys, s'ha incrementat la sensibilitat entorn a les qüestions ambientals derivades de l'ús dels materials polimèrics basats en el petroli i l'impacte d'aquests en el medi ambient. La conscienciació social i ambiental adquirida per part dels consumidors fa que indústries tradicionals, com la del joguet, on l'ús del plàstic està àmpliament estés, desitge adaptar-se voluntàriament a la demanda del mercat i les empreses vullguen desenvolupar noves línies de producte emprant materials més ecològics i sostenibles. El principal objectiu d'aquesta tesi doctoral és el desenvolupament i caracterització de biocomposites obtinguts a partir d'una matriu polimèrica procedent de fonts renovables i biodegradable, concretament almidó termoplàstic (TPS), i com a càrrega, pols de corfa d'ametla (ASP), aptes per a ser processats per injecció, les propietats mecàniques, tèrmiques i estètiques de les quals, permeten el seu ús en el sector del joguet. En un primer bloc, aquesta investigació estudia la influència de la varietat de corfa d'ametla, en les propietats finals del biocomposite de TPS/ASP desenvolupat. Per a això, se seleccionen cinc varietats d'ametla: Desmai Roig, Largueta, Marcona, Mollar i una mescla comercial de varietats desconegudes, ja subministrada en format de pols. També s'estudia la influència del tamany de partícula (menor a 0.05 mm, 0.05<p<0.08 mm, 0.08<p<0.125 mm i 0.125<p<0.250 mm) considerant una quantitat fixa d'ASP (30 % en pes). Finalment, s'analitza l'efecte del contingut d'ASP (5-30 % en pes). Per a això, els diferents biocomposites són fabricats mitjançant tècniques convencionals d'extrusió i injecció. S'empra una metodologia basada en diferents tècniques experimentals per a la determinació de les propietats mecàniques (assajos de tracció, flexió, impacte Charpy, duresa Shore D), propietats tèrmiques (anàlisis calorimètric (DSC) i termogravimètric (TGA), mesures colorimètriques (CIELab) i anàlisi morfològic (SEM). D'aquest primer bloc es conclou que, l'addició d'ASP al TPS augmenta la rigidesa del material, disminuïx la seua deformació a ruptura, la resistència a l'impacte i la resistència tèrmica respecte a la matriu polimèrica TPS. La incorporació d'ASP, proporciona un acabat similar a la fusta. Una vegada seleccionada, la varietat, el tamany de partícula i el contingut d'ASP més adequat, es considera millorar la interacció càrrega/matriu a fi d'incrementar les propietats mecàniques que s'han vist afectades per l'addició de la càrrega. Les tècniques de compatibilització que s'han dut a terme en aquest treball ha sigut mitjançant la incorporació de substàncies d'origen renovable. En concret, els compatibilitzants d'origen renovable utilitzats en aquesta tesi doctoral són tres olis vegetals epoxidats (EVOs): l'oli de llinosa epoxidat (ELO), l'oli de soja epoxidat (ESBO) i l'oli de panís epoxidat (ECO). Els diferents EVOs s'han incorporat entre 5-20 phr. La caracterització de les propietats dels bicomposites desenvolupats es realitza de forma anàloga als obtinguts en el primer bloc. Els resultats obtinguts mostren una notable millora de les propietats mecàniques amb l'ús d'estos compatibilitzants derivats d'olis vegetals. A més, l'addició de EVOs té un efecte estabilitzant en la desintegració del material. Finalment, si és possible reprocessar el TPS i el biocomposite TPS/ASP i com afecta el reprocessat d'estos biomaterials a les seues propietats finals (estètiques, mecàniques i tèrmiques). Malgrat la progressiva degradació del material, en ambdós casos, és tècnicament factible tornar a processar el material almenys tres vegades sense necessitat d'incorporar material verge.[EN] In recent years, there has been a growing awareness of the environmental issues arising from the use of petroleum-based polymeric materials and their impact on the environment. The social and environmental awareness consumers now have makes traditional industries, such as the toy industry, where the use of plastic is widespread, want to voluntarily adapt to market demand and develop new product lines using more ecological and sustainable materials. The main objective of this doctoral thesis is the development and characterisation of biocomposites developed from a polymeric matrix of renewable and biodegradable sources, specifically thermoplastic starch (TPS), and as a filler, almond shell powder (ASP), suitable for processing by injection moulding whose thermal-mechanical and aesthetic properties allow their use in the toy sector. In the first block, the influence of the variety of almond shells on the final properties of the polymeric matrix is studied. For this purpose, five varieties are selected: Desmayo Rojo, Largueta, Marcona, Mollar, and a commercial mixture of unknown varieties, already supplied in powder form. The influence of particle size (smaller than 0.05 mm, 0.05<p<0.08 mm, 0.08<p<0.125 mm and 0.125<p<0.250 mm) is also studied considering a fixed amount of ASP (30 %). Finally, the effect of ASP content (5-30 %) is analysed. For this purpose, the different biocomposites are manufactured by conventional extrusion and injection techniques. A methodology based on different experimental techniques is used to determine the mechanical properties (tensile, flexural, Charpy impact, Shore D hardness), thermal properties (calorimetric analysis (DSC), and thermogravimetric analysis (TGA), colorimetric measurements (CIELab), and morphological analysis (SEM). In general, it is concluded from this first block that the addition of ASP to the TPS increases the stiffness of the material, but then decreases its deformation at break, impact resistance and thermal resistance in respect to the TPS polymeric matrix. The addition of ASP provides a wood-like finish. Once the most suitable variety, particle size, and ASP content have been selected, consideration is given to improving the particle/matrix interaction. The compatibilisation techniques carried out in this work have been through the incorporation of substances of renewable origin. The compatibilisers of renewable origin used in this doctoral thesis are three epoxidised vegetable oils (EVOs): epoxidised linseed oil (ELO), epoxidised soybean oil (ESBO) and epoxidised corn oil (ECO). The different EVOs have been incorporated between 5-20 phr. The results obtained show a remarkable improvement of the mechanical properties with the use of vegetable oil-derived compatibilisers. Moreover, the addition of EVOs has a stabilising effect on the disintegration of the material. Finally, it is studied how the reprocessing of TPS and TPS/ASP biocomposite affects their final characteristics. Despite the progressive degradation of the material, in both cases, it is technically feasible to reprocess the material at least three times without the need to incorporate virgin material.Ibáñez García, A. (2021). Desarrollo y caracterización de biocomposites con cáscara de almendra para el sector juguetero [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/172341TESI

Estudio de una vía alternativa del procesado por moldeo por inyección medioambientalmente aceptable

A lo largo de este Proyecto Fin de Carrera se ha realizado el estudio del método o los métodos necesarios para la realización del Moldeo por Inyección de Metales (MIM) por medio de geles. En el presente trabajo se estudian los motivos por los cuales se hace uso del agar y el agua, y los beneficios y desventajas que provoca tal elección. Para ello antes se ha estudiado tanto el método MIM, como el comportamiento de los geles y se siguen unos pasos que permiten su elaboración y comprensión. En primer lugar, se realizó la caracterización de los materiales empleados: análisis de tamaño de partícula del polvo 316L. Contenido en oxígeno y carbono de los polvos de partida mediante técnicas LECO. Se determinó la carga crítica en sólidos por medio de: • El estudio de mezclado del polvo en medio dispersivo (agua) con y sin agente dispersante y/o agente aglutinante. • La determinación de la carga crítica en sólidos mediante reómetro cono-plato y mezcladora de doble husillo con y sin agente dispersante y/o agente aglutinante. El estudio se ha centrado en la obtención del % peso óptimo de agente gelificante (agarosa) y en la obtención de diferentes feedstocks con diferentes concentraciones en %wt de agente gelificante según varios métodos, su inyección para obtener piezas de ensayo y estudio de sus resistencias en verde. Destacar que para la obtención del % peso óptimo se ha tenido que llevar a cabo la determinación de parámetros de mezclado, tiempos y temperaturas de secado del agente dispersante, tiempos y temperaturas de debinding, sinterización y medición de la evolución del C y el O2 durante todo el proceso. _________________________________________________________________________________________________Throughout this project it is made the study of the method or methods needed for carrying out Metal Injection Molding (MIM) through gels. The aim of this work is to determine the reasons why use water and agar, the benefits and disadvantages that causes such a choice and to understand the behavior of the gels. First, it was performed the characterization of the materials used: particle size analysis of powder 316L. Oxygen and carbon content of the starting powders LECO techniques Critical load was determined using: • The study of the mixture of powder and binder in dispersive medium (water) • Determination of critical loads in solids using capillary rheometer or other methods The study focused on obtaining optimal wt% gelling agent (agarose) and obtaining different feedstocks with different wt% concentrations of gelling agent according to several methods It is important to note that obtaining the optimal wt%is carried out to determine injection parameters, drying times and temperatures of dispersing agent, debinding time and temperature and sintering.Ingeniería Técnica en Mecánic

Elaboración de una goma comestible mediante sustitución parcial de harina de trigo (Triticum Aestivum) por harina de mashua (Tropaeolum Tuberosum).

El presente trabajo de investigación fue industrializar la mashua para la elaboración de una gomita comestible por sustitución parcial de harina de mashua y trigo, con niveles del 0%, 25%, 50% y 75 % de harina de mashua. Las mediciones experimentales se desarrollan mediante un diseño completamente al azar (DCA) el mismo consta de 4 tratamientos, 4 repeticiones. Para los análisis físicos químicos del producto se llevó a cabo mediante la norma técnica ecuatoriana NTE INEN 2217: 2012. Se caracterizó las propiedades reológicas en la harina de mashua y trigo mediante MIXOLAB STANDARD, las características fisicoquímicas como son: humedad, sacarosa y fibra, los análisis microbiológicos como es: mohos y levaduras y por último el análisis costo – beneficio. Los resultados experimentales fueron sometidos a los siguientes análisis estadísticos: Análisis de Varianza (ADEVA), separación de medias por Tukey (P<0,05). Encontrándose en los parámetros fisicoquímicos que existen diferencias altamente significativas (P<0,01) en la sacarosa y fibra, mientras que en la humedad se encontró diferencias estadísticas (P<0,05). Siendo el tratamiento con 75% de harina de mashua el que obtuvo mejores características, ya que este se encuentra dentro de la norma para la elaboración de gomitas comestibles (INEN 2217:2012). En los análisis microbiológicos todas las muestras se encuentran dentro del rango menor 101 UFC / g, cumpliendo con los requisitos establecidos. La cantidad de fibra en la gomita comestible fue de 0.7, debido al contenido de harina de mashua. En cuanto al análisis sensorial, utilizando 0% y 75% de harina de mashua a se tuvo una mayor aceptación por parte de los consumidores debido a que presentó mejores características organolépticas. Por lo que se recomienda utilizar porcentajes de harina de mashua al 75% en la elaboración de gomitas comestibles, ya que presentó los mejores parámetros fisicoquímicos (fibra, humedad y sacarosa) y una gran aceptación sensorial.The present research work was to industrialize the mashua for the elaboration of edible gummies by partial substitution of mashua and wheat flour with levels of 0%, 25%, 50%, and 75% of mashua flour. Experimental measurements were carried out using a completely randomized design (CRD) of 4 treatments and four replicates. The physical-chemical analysis of the product was carried out using the Ecuadorian technical standard NTE INEN 2217: 2012. The rheological properties of the mashua and wheat flour were characterized using MIXOLAB STANDARD, i.e., physicochemical characteristics such as moisture, sucrose, and fiber, microbiological analyses such as molds and yeasts, and finally, the cost-benefit analysis. The experimental results were subjected to Analysis of Variance (ADEVA) and separation of means by Tukey (P<0.05). In the physicochemical parameters, highly significant differences (P<0.01) were found in sucrose and fiber, while statistical differences (P<0.05) were found in moisture. The treatment with 75% mashua flour was the one that obtained the best characteristics since it fulfills the standard for the elaboration of edible gummies (INEN 2217:2012). In the microbiological analysis, all samples were within the lower range of 101 CFU / g the established requirements. The amount of fiber in the edible gummies was 0.7 due to the content of mashua flour. As for the sensory analysis, the treatment that used 0% and 75% mashua flour had greater consumer acceptance because it presented better organoleptic characteristics. Therefore, it is recommended to use 75% mashua flour percentages in elaborating edible gummies since it presents the best physicochemical parameters (fiber, moisture, and sucrose) and great sensory acceptance

Aditivación de materiales biodegradables mediante el uso de derivados de colofonia

[ES] El objetivo general de la presente tesis doctoral fue aditivar polímeros biodegradables con colofonia y sus derivados mediante el uso de técnicas de procesamiento convencionales y no convencionales. En esta tesis se presentan siete trabajos dentro de cuatro bloques de estudio que constituyeron los objetivos específicos de la investigación. En el primer bloque de estudio se realizó una caracterización comparativa de cinco colofonias de diferentes fuentes para determinar sus propiedades y establecer las diferencias entre cada colofonia para su posterior uso y aplicación como aditivos sostenibles de polímeros biodegradables. En el segundo bloque de estudio se aditivó colofonia en matrices de polímeros biodegradables para lo cual se realizaron dos trabajos. En el primer trabajo se empleó poli (butilen adipato-co-tereftalato) (PBAT) como matriz polimérica y colofonia (GR) y un pentaeritritol éster de colofonia (UT) como aditivos. El PBAT se mezcló con las resinas en varios contenidos y las formulaciones se procesaron por extrusión y un posterior moldeo por inyección. En el segundo trabajo se empleó poli(¿-caprolactona) (PCL) como matriz polimérica, y como aditivos se emplearon GR y cera de abeja (BW). Las formulaciones se prepararon por mezcla por extrusión y el procesamiento del material se llevó a cabo por una técnica no convencional que es la manufactura aditiva o impresión 3D.En el tercer bloque de estudio se realizó la aditivación de materiales termoplásticos utilizando como base un polímero biodegradable de alto rendimiento ambiental y como aditivo colofonia y sus derivados. Como polímero base se empleó almidón termoplástico (TPS) y como aditivos de usaron los siguientes derivados de colofonia: colofonia sin modificar (GR), colofonia deshidrogenada (RD), colofonia modificada con anhidrido maleico (CM), pentaeritritol éster (LF) y éster de glicerol de colofonia (UG). La colofonia se mezcló con el TPS por extrusión y el procesamiento de las mezclas se llevó a cabo por moldeo por inyección. En el cuarto bloque se estudió la aditivación de colofonia a matrices poliméricas mediante la técnica de electropulverización. Se realizaron tres trabajos en los que se optimizó e implementó el proceso de electrospulverización para la incorporación de microesferas de colofonia en matrices poliméricas. En el primer trabajo se evalúo el uso de un proceso electrohidrodinámico como método de aditivación de colofonia en matrices poliméricas. En el segundo trabajo se optimizó el proceso de electropulverización de colofonia a partir de 24 experimentos. Posteriormente, se depositaron microesferas de GR sobre películas de PCL para obtener sistemas bicapa. Los resultados obtenidos revelaron un gran potencial para procesar fácilmente sistemas bicapa con alto interés en aplicaciones agrícolas, de empaque y/o biomédicas sostenibles. Finalmente, en el tercer trabajo se usó el método optimizado de electrospraying para aditivar microesferas de colofonia sobre la capa exterior de una mascarilla quirúrgica a base de polipropileno (PP), y se determinó que el revestimiento de microesferas ayudó a mantener la hidrofobicidad original de la capa exterior de la mascarilla quirúrgica incluso después de 6 horas de uso, aumentando en el tiempo de vida útil de la mascarilla. Los resultados de la tesis indican que la colofonia y sus derivados son versátiles como aditivos de matrices termoplásticas biodegradables y que el proceso de aditivación puede llevarse a cabo por métodos de procesamiento tanto convencionales como no convencionales. Los hallazgos del estudio son significativos porque la colofonia es un material natural obtenido de fuentes renovables, no es tóxica y es biocompatible, de modo que su uso como aditivo no solo mejora las propiedades de los polímeros biodegradables, sino que promueve el estudio y desarrollo de materiales sostenibles lo que contribuye a la disminución del impacto ambiental de los plásticos.[CA] L'objectiu general de la present tesi doctoral va ser additivar polímers biodegradables amb colofònia i els seus derivats mitjançant l'ús de tècniques de processament convencionals i no convencionals. En aquesta tesi es presenten set treballs dins de quatre blocs d'estudi que van constituir els objectius específics de la investigació. En el primer bloc d'estudi es va realitzar una caracterització comparativa de cinc colofònies de diferents fonts, per a determinar les seues propietats i establir les diferències entre cada colofònia per al seu posterior ús i aplicació com a additius sostenibles de polímers biodegradables. En el segon bloc d'estudi es additivar colofònia en matrius de polímers biodegradables, per a això es van realitzar dos treballs. En el primer treball es va emprar poli (butilen adipat-co-tereftalat) (PBAT) com a matriu polimèrica i colofònia (GR) i un pentaeritritol èster de colofònia (UT) com a additius. El PBAT es va mesclar amb les resines en diversos continguts i les formulacions es van processar per extrusió i un posterior emotlament per injecció. En el segon treball es va emprar poli(¿-caprolactona) (PCL) com a matriu polimèrica, i com a additius es van emprar GR i cera d'abella (BW). Les formulacions es van preparar per mescla per extrusió i el processament del material es va dur a terme per una tècnica no convencional que és la manufactura additiva o impressió 3D. En el tercer bloc d'estudi es va realitzar l'additivació de materials termoplàstics utilitzant com a base un polímer biodegradable d'alt rendiment ambiental i com a additiu colofònia i els seus derivats. Com a polímer base es va emprar midó termoplàstic (TPS) i com a additius de van usar els següents derivats de colofònia: colofònia sense modificar (GR), colofònia deshidrogenada (RD), colofònia modificada amb anhidrido maleic (CM), pentaeritritol èster (LF) i èster de glicerol de colofònia (UG). La colofònia es va mesclar amb el TPS per extrusió i el processament de les mescles es va dur a terme per emotlament per injecció. En el quart bloc es va estudiar l'additivació de colofònia a matrius polimèriques mitjançant la tècnica d'electrospulverització. Es van realitzar tres treballs en els quals es va optimitzar i va implementar el procés d'electrospulverització per a la incorporació de microesferes de colofònia en matrius polimèriques. En el primer treball s'avalue l'ús d'un procés electrohidrodinàmic com a mètode d'additivació de colofònia en matrius polimèriques i es van obtindre tant microesferes com microfibres de colofònia depenent de la concentració de la solució inicial. En el segon treball es va optimitzar el procés d'electrospulverització de colofònia a partir de 24 experiments. Posteriorment, les microesferes de GR es van depositar sobre pel·lícules de per a obtindre sistemes bicapa. Els resultats obtinguts van revelar un gran potencial per a processar fàcilment sistemes bicapa. Finalment, en el tercer treball es va usar el mètode optimitzat d'electrospulverització per a additivar microesferes de colofònia sobre la capa exterior d'una màscara quirúrgica a base de polipropilè (PP), i es va determinar que el revestiment de microesferes va ajudar a mantindre la hidrofobicitat original de la capa exterior de la màscara quirúrgica. Els resultats de la tesi indiquen que la colofònia i els seus derivats són versàtils com a additius de matrius termoplàstiques biodegradables i que el procés de d'additivació pot dur-se a terme per mètodes de processament tant convencionals com no convencionals. Les troballes de l'estudi són significatius perquè la colofònia és un material natural obtingut de fonts renovables, no és tòxica i és biocompatible, de manera que el seu ús com a additiu no sols millora les propietats dels polímers biodegradables, sinó que promou l'estudi i desenvolupament de materials sostenibles el que contribueix a la disminució de l'impacte ambiental dels plàstics[EN] The general objective of this doctoral thesis was to add biodegradable polymers with gum rosin and its derivatives, using conventional and unconventional processing techniques. This thesis presents seven works within four study blocks that constitute the specific objectives of the research. The first study block conducts a comparative characterization of five gum rosins from different sources to determine their properties and establish the differences between each rosin for their subsequent use and application as sustainable additives for biodegradable polymers. The second study block examines the compounding of biodegradable polymer matrices with gum rosin, for which two works were developed. The first work uses poly (butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) as the polymeric matrix and rosin (GR) and a rosin pentaerythritol ester (UT) as additives. PBAT was mixed with the resins in various contents, and the formulations were processed by extrusion and subsequent injection molding. The second work uses poly(¿-caprolactone) (PCL) as a polymeric matrix and GR and beeswax (BW) as additives. The three materials mentioned are biocompatible and biodegradable. The formulations were mixed by extrusion, and the material was processed by an unconventional technique: additive manufacturing or 3D printing. The third study block compounded thermoplastic materials using a biodegradable polymer with high environmental performance as a base and gum rosin and its derivatives as additives. This study used thermoplastic starch (TPS) as the base polymer and the following gum rosin derivatives were used as additives: unmodified rosin (GR), dehydrogenated rosin (RD), rosin modified with maleic anhydride (CM), pentaerythritol ester (LF) and ester of rosin glycerol (UG). Gum rosin and TPS were mixed by extrusion and processed by injection molding. The fourth study block studies the addition of rosin to polymeric matrices using the electrospraying technique. Three works were carried out to optimize and implement the electrospraying process for adding rosin microspheres in polymeric matrices. The first work evaluated the use of an electrohydrodynamic process to add gum rosin to polymeric matrices. The process allowed gum rosin microspheres and microfibers depending on the concentration of the initial solution. The second work optimized the gum rosin electrospraying process from 24 experiments. Subsequently, GR microspheres were deposited on compression molded PCL films to obtain bilayer systems. The results revealed a great potential to efficiently process bilayer systems with high interest in sustainable agricultural, packaging, and/or biomedical applications. Finally, the third work used the optimized electrospraying method to add gum rosin microspheres to the outer layer of polypropylene (PP)-based surgical mask. The results showed that the microsphere coating helped maintain the original hydrophobicity of the outer layer of the surgical mask. The thesis results indicate that gum rosin and its derivatives are versatile as additives in biodegradable thermoplastic matrices and that both conventional and unconventional processing methods can carry out the additive process. The study findings are significant because rosin is a natural material obtained from renewable sources; it is non-toxic and biocompatible. Therefore, using gum rosin as an additive not only improves the properties of biodegradable polymers but also promotes the study and development of sustainable materials, which contributes to reducing the environmental impact of plastics.Gracias a la Conselleria de Innovación, Universidades, Ciencia y Sociedad Digital, por la beca otorgada (GRISOLIAP/2019/113), que me ha permitido dedicarme completamente a la realización de este proyecto. A la Conselleria de Innovación, Universidades, Ciencia y Sociedad Digital por la ayuda para “Subvenciones para estancias de contratados predoctorales en centros de investigación fuera de la Comunitat Valenciana (BEFPI)” (CIBEFP/2021/30)Pavón Vargas, CP. (2022). Aditivación de materiales biodegradables mediante el uso de derivados de colofonia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/19138