La Química como Materia Básica de los Nuevos Grados de Ingeniería

Los planes de estudio de diferentes ingenierías (por ejemplo las de la rama industrial) deben incluir, según las órdenes ministeriales, al menos seis créditos ECTS de Química Básica. Estos créditos, que en algunas titulaciones serán toda la Química que cursarán los alumnos, han de ser convalidables directamente, según los casos, para facilitar la movilidad de los estudiantes. Con objeto de discutir la selección de contenidos para esa asignatura, en este trabajo se revisan las recomendaciones de algunos documentos y organizaciones (Proyecto Tuning, ABET, Libros Blancos de la ANECA y otros). Como resultado de esta discusión, surgen algunas ideas, muy básicas, sobre lo que podrían ser algunos contenidos y metodologías comunes en esta asignatura de Química común en diferentes ingenierías. Estas bases comunes se desarrollarían luego en cada Grado, para adecuarse a la especificidad de cada Ingeniería, y en cada Centr

Efecto del reciclado mecánico simulado en las propiedades de nanocompuestos poli(ácido láctico) - haloisita destinados a aplicaciones de envasado

El incremento previsto en el consumo de poli(ácido láctico) (PLA) en los próximos años, especialmente en aplicaciones de envasado, justifica el interés de estudiar el reciclado mecánico como alternativa para el manejo de los residuos de PLA, reduciendo así el consumo de materias primas y energía. El objetivo de este trabajo es estudiar el efecto del reciclado mecánico en las propiedades y estructura de un nanocompuesto de PLA y haloisita. Para ello se ha sometido un nanocompuesto con 2% m/m de haloisita a un proceso de reciclado que incluye un envejecimiento acelerado y un reprocesado. Los resultados de viscosidad intrínseca indican que el reciclado causa una ligera degradación del PLA; sin embargo, el efecto negativo de dicho descenso del peso molecular en la estructura y propiedades del material es limitado, lo que sugiere que los nanocompuestos PLA-haloisita reciclados podrían ser utilizados en aplicaciones de envasado

Caracterización por espectroscopía IR de cambios estructurales del poli(ácido láctico) en presencia de agua. Efecto de la incorporación de arcillas

En los últimos años ha aumentado de forma significativa el interés en el poli(ácido láctico) (PLA) debido, entre otros factores, a que es un polímero obtenido de fuentes renovables que se degrada en productos no tóxicos, como el ácido láctico, y a que es biocompatible. Estas características hacen que este polímero tenga aplicaciones importantes en biomedicina y en otros campos como, por ejemplo, en el de la fabricación de envases para contener alimentos. En las aplicaciones citadas, el PLA está en contacto con el agua presente en los fluidos corporales o en los alimentos. Por ello, es de gran importancia conocer cómo la interacción entre PLA y agua puede afectar a la estructura del polímero, ya que variaciones en dicha estructura pueden suponer cambios importantes en las propiedades mecánicas y ópticas del material. Por otra parte, se han desarrollado materiales nanoestructurados, de PLA con diferentes nanoarcillas en los últimos años que han conducido a una mejora de algunas propiedades, como la resistencia mecánica, la protección frente a la luz UV y las propiedades de barrera. Estas mejoras incrementan las prestaciones de estos nanocomposites en el envasado de alimentos. La cuestión es, ahora, cómo estas nanoparticulas pueden afectar al comportamiento del material en presencia de agua. El objetivo de la presente investigación es, por tanto, estudiar los cambios estructurales experimentados por PLA en presencia de agua y el efecto de las arcillas en dichos cambios

Evaluación de Competencias: un Caso práctico en Materias de Química de Titulaciones de Ingeniería

Interesante caso práctic

Degradation of a mechanically recycled polylactide/halloysite nanocomposite in an ethanolic food simulant

[EN] This work aims to study the effect of immersion in a ethanolic food simulant in mechanically recycled poly(lactic acid) (PLAR) and its nanocomposites reinforced with halloysite nanotubes (HNT). PLAR was obtained by subjecting PLA to an accelerated ageing process, which includes photochemical, thermal and hydrothermal ageing steps, followed by a final demanding washing step. PLAR was further reinforced with 4 %wt. HNT to improve the properties of the PLAR films. The materials were melt compounded by melt extrusion and processed into films by compression molding. The resulting films were exposed to food simulant D1 (50 %vol. ethanol solution) for 10 days at 40 °C. The intrinsic viscosity, crystallization behavior, thermal stability as well as the mechanical performance were analyzed before and after the contact with the food simulant. The swelling, plasticizing and hydrolyzing effect of the food simulant led to an important decrease of the intrinsic viscosity of all the samples, along with a significant increase of the crystallinity. Thermal stability was negatively affected by the decrease of the molecular weight, while the high crystallinity values resulted in materials with higher Vickers hardness values after the immersion in the food simulant.This work was supported by European Union’s Horizon 2020 research and innovation program [grant agreement No. 860407 BIO-PLASTICS EUROPE], by MINECO-Spain [project CTM2017-88989-P] as well as Universidad Politécnica de Madrid [project UPM RP 160543006].Beltrán, FR.; Arrieta, MP.; Hortal, Y.; Gaspar, G.; De La Orden, MU.; Martínez Urreaga, J. (2021). Degradation of a mechanically recycled polylactide/halloysite nanocomposite in an ethanolic food simulant. Journal of Applied Research in Technology & Engineering. 2(2):63-70. https://doi.org/10.4995/jarte.2021.15297OJS637022Agüero, A., Morcillo, D.M., Quiles-Carrillo, L., Balart, R., Boronat, T., Lascano, D., & Fenollar, O. (2019). Study of the influence of the reprocessing cycles on the final properties of polylactide pieces obtained by injection molding. Polymers, 11(12), 1908. https://doi.org/10.3390/polym11121908Arrieta, M.P., Castro-López, M., Rayón, E., Barral-Losada, L., López-Vilariño, J.M., López, J., & González-Rodríguez, M.V. (2014). Plasticized poly(lactic acid)-Poly(hydroxybutyrate) (PLA-PHB) blends incorporated with catechin intended for active food-packaging applications. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 62(41), 10170-10180. https://doi.org/10.1021/jf5029812Arrieta, P.M., Samper, D.M., Aldas, M., & López, J. (2017). On the use of PLA-PHB blends for sustainable food packaging applications. Materials, 10(9), 1008. https://doi.org/10.3390/ma10091008Badia, J.D., Santonja-Blasco, L., Martínez-Felipe, A., & Ribes-Greus, A. (2012). Hygrothermal ageing of reprocessed polylactide. Polymer Degradation and Stability, 97(10), 1881-1890. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2012.06.001Beltrán, F.R., de la Orden, M.U., Lorenzo, V., Pérez, E., Cerrada, M.L., & Martínez Urreaga, J. (2016). Water-induced structural changes in poly(lactic acid) and PLLA-clay nanocomposites. Polymer, 107, 211-222. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2016.11.031Beltrán, F.R., Lorenzo, V., Acosta, J., de la Orden, M.U., & Martínez Urreaga, J. (2018a). Effect of simulated mechanical recycling processes on the structure and properties of poly(lactic acid). Journal of Environmental Management, 216, 25-31. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.05.020Beltrán, F.R., de la Orden, M.U., & Martínez Urreaga, J. (2018b). Amino-modified halloysite nanotubes to reduce polymer degradation and improve the performance of mechanically recycled poly(lactic acid). Journal of Polymers and the Environment, 26, 4046-4055. https://doi.org/10.1007/s10924-018-1276-6Beltrán, F.R., Climent-Pascual, E., de la Orden, M.U., & Martínez Urreaga, J. (2020). Effect of solid-state polymerization on the structure and properties of mechanically recycled poly(lactic acid). Polymer Degradation and Stability, 171, 109045. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2019.109045Castro-Aguirre, E., Iñiguez-Franco, F., Samsudin, H., Fang, X., & Auras, R. (2016). Poly(lactic acid)-Mass production, processing, industrial applications, and end of life. Advanced Drug Delivery Reviews, 107, 333-366. https://doi.org/10.1016/j.addr.2016.03.010Cosate de Andrade, M.F., Souza, P.M.S., Cavalett, O., & Morales, A.R. (2016). Life cycle assessment of poly(lactic acid) (PLA): Comparison between chemical recycling, mechanical recycling and composting. Journal of Polymers and the Environment, 24(4), 372-384. https://doi.org/10.1007/s10924-016-0787-2European Bioplastics. (2020). Bioplastics market data 2019. https://www.european-bioplastics.org/market/.European Comission. (2018). A european strategy for plastics in a circular economy. Available at https://ec.europa.eu/environment/circular-economy/pdf/plastics-strategy-brochure.pdfEuropean Comission. (2019). Directive (EU) 2019/904 of the European Parliament and of the Council of 5 June 2019 on the reduction of the impact of certain plastic products on the environment.Farah, S., Anderson, D.G., & Langer, R. (2016). Physical and mechanical properties of PLA, and their functions in widespread applications - A comprehensive review. Advanced Drug Delivery Reviews, 107, 367-392. https://doi.org/10.1016/j.addr.2016.06.012Fortunati, E., Peltzer, M., Armentano, I., Torre, L., Jiménez, A., & Kenny, J.M. (2012). Effects of modified cellulose nanocrystals on the barrier and migration properties of PLA nano-biocomposites. Carbohydrate Polymers, 90(2), 948-956. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2012.06.025Haider, T., Völker, C., Kramm, J., Landfester, K., & Wurm, F.R. (2018). Plastics of the future? the impact of biodegradable polymers on the environment and on society. Angewandte Chemie International Edition, 58(1), 50-62. https://doi.org/10.1002/anie.201805766Iñiguez-Franco, F., Auras, R., Burgess, G., Holmes, D., Fang, X., Rubino, M., & Soto-Valdez, H. (2016). Concurrent solvent induced crystallization and hydrolytic degradation of PLA by water-ethanol solutions. Polymer, 99, 315-323. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2016.07.018Iñiguez-Franco, F., Auras, R., Rubino, M., Dolan, K., Soto-Valdez, H., & Selke, S. (2017). Effect of nanoparticles on the hydrolytic degradation of PLA-nanocomposites by water-ethanol solutions. Polymer Degradation and Stability, 146, 287-297. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2017.11.004Kale, G., Auras, R., & Singh, S.P. (2007). Comparison of the degradability of poly(lactide) packages in composting and ambient exposure conditions. Packaging Technology and Science, 20(1), 49-70. https://doi.org/10.1002/pts.742Liu, M., Guo, B., Zou, Q., Du, M., & Jia, D. (2008). Interactions between halloysite nanotubes and 2,5-bis(2-benzoxazolyl) thiophene and their effects on reinforcement of polypropylene/halloysite nanocomposites. Nanotechnology, 19(20), 205709. https://doi.org/10.1088/0957-4484/19/20/205709Maga, D., Hiebel, M., & Thonemann, N. (2019). Life cycle assessment of recycling options for polylactic acid. Resources, Conservation and Recycling, 149, 86-96 https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2019.05.018Meaurio, E., López-Rodríguez, N., & Sarasua, J.R. (2006). Infrared spectrum of poly(l-lactide): Application to crystallinity studies. Macromolecules, 39(26), 9291-9301. https://doi.org/10.1021/ma061890rNiaounakis, M. (2019). Recycling of biopolymers - the patent perspective. European Polymer Journal, 114, 464-475 https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2019.02.027Perego, G., Cella, G. D., & Bastioli, C. (1996). Effect of molecular weight and crystallinity on poly(lactic acid) mechanical properties. Journal of Applied Polymer Science, 59(1), 37-43. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-4628(19960103)59:13.0.CO;2-NRaquez, J., Habibi, Y., Murariu, M., & Dubois, P. (2013). Polylactide (PLA)-based nanocomposites. Progress in Polymer Science, 38(10-11), 1504-1542. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2013.05.014Risyon, N.P., Othman, S.H., Basha, R.K., & Talib, R.A. (2020). Characterization of polylactic acid/halloysite nanotubes bionanocomposite films for food packaging. Food Packaging and Shelf Life, 23, 100450 https://doi.org/10.1016/j. fpsl.2019.100450Rojas-Lema, S., Quiles-Carrillo, L., Garcia-Garcia, D., Melendez-Rodriguez, B., Balart, R., & Torres-Giner, S. (2020). Tailoring the properties of thermo-compressed polylactide films for food packaging applications by individual and combined additions of lactic acid oligomer and halloysite nanotubes. Molecules, 25(8), 1976. https://doi.org/10.3390/ molecules25081976Rossi, V., Cleeve-Edwards, N., Lundquist, L., Schenker, U., Dubois, C., Humbert, S., & Jolliet, O. (2015). Life cycle assessment of end-of-life options for two biodegradable packaging materials: Sound application of the European waste hierarchy. Journal of Cleaner Production, 86, 132-145. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.08.049Samper, M.D., Arrieta, M.P., Ferrándiz, S., & López, J. (2014). Influence of biodegradable materials in the recycled polystyrene. Journal of Applied Polymer Science, 131(23), 41161. https://doi.org/10.1002/app.41161Samper, M.D., Bertomeu, D., Arrieta, M.P., Ferri, J.M., & López-Martínez, J. (2018). Interference of biodegradable plastics in the polypropylene recycling process. Materials, 11(10), 1886. https://doi.org/10.3390/ma11101886Tuna, B., & Ozkoc, G. (2017). Effects of diisocyanate and polymeric epoxidized chain extenders on the properties of recycled poly(lactic acid). Journal of Polymers and the Environment, 25, 983-993. https://doi.org/10.1007/s10924-016-0856-6Villegas, C., Arrieta, M.P., Rojas, A., Torres, A., Faba, S., Toledo, M.J., ..., & Valenzuela, X. (2019). PLA/organoclay bionanocomposites impregnated with thymol and cinnamaldehyde by supercritical impregnation for active and sustainable food packaging. Composites Part B: Engineering, 176, 107336. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.10733

Mezclas poliméricas cristal líquido/olefinas: morfología y propiedades de transporte

Se han preparado mezclas con diferentes composiciones a partir de un copolímero de etileno-1-octeno, sintetizado con un catalizador de tipo metaloceno y un polímero cristal líquido. La caracterizción estructural y morfológica de las películas obtenidas se realizó mediante difracción de rayos X, calorimetría diferencial de barrido y microscopía electrónica de barrido, mientras que el estudio de las propiedades físicas se ha llevado a cabo mediante análisis mecanodinámico, microdureza y ensayos esfuerzo-deformación, poniendo especial énfasis a la evaluación de sus propiedades de transporte de oxígeno

Effect of Iignocellulosic Nanoparticles Extracted from Yerba Mate (Ilex paraguariensis) on the Structural, Thermal, Optical and Barrier Properties of Mechanically Recycled Poly(lactic acid)

In this work, yerba mate nanoparticles (YMNs) were extracted from Ilex paraguairiencis yerba mate wastes and further used to improve the overall performance of mechanically recycled PLA (PLAR). Recycled PLA was obtained by melt reprocessing PLA subjected to an accelerated ageing process, which involved photochemical, thermal and hydrothermal ageing steps, as well as a final demanding washing step. YMNs (1 and 3 wt. %) were added to the PLAR during the melt reprocessing step and further processed into films. The main goal of the development of PLAR-YMNs bionanocomposites was to increase the barrier properties of recycled PLA, while showing good overall performance for food packaging applications. Thus, optical, structural, thermal, mechanical and barrier properties were evaluated. The incorporation of YMNs led to transparent greenish PLAR-based films with an effective blockage of harmful UV radiation. From the backbone FTIR stretching region (bands at 955 and 920 cm−1), it seems that YMNs favor the formation of crystalline domains acting as nucleating agents for PLAR. The morphological investigations revealed the good dispersion of YMNs in PLAR when they are used in the lowest amount of 1 wt. %, leading to bionanocomposites with improved mechanical performance. Although the addition of high hydrophilic YMNs increased the water vapor transmission, the addition of 1 wt. % of YMNs enhanced the oxygen barrier performance of the produced bionanocomposite films. These results show that the synergistic revalorization of post-consumer PLA and nanoparticles obtained from agri-food waste is a potential way for the production of promising packaging materials that meet with the principles of the circular econom

Effect of simulated mechanical recycling processes on the structure and properties of poly(lactic acid)

The aim of this work is to study the effects of different simulated mechanical recycling processes on the structure and properties of PLA. A commercial grade of PLA was melt compounded and compression molded, then subjected to two different recycling processes. The first recycling process consisted of an accelerated ageing and a second melt processing step, while the other recycling process included an accelerated ageing, a demanding washing process and a second melt processing step. The intrinsic viscosity measurements indicate that both recycling processes produce a degradation in PLA, which is more pronounced in the sample subjected to the washing process. DSC results suggest an increase in the mobility of the polymer chains in the recycled materials; however the degree of crystallinity of PLA seems unchanged. The optical, mechanical and gas barrier properties of PLA do not seem to be largely affected by the degradation suffered during the different recycling processes. These results suggest that, despite the degradation of PLA, the impact of the different simulated mechanical recycling processes on the final properties is limited. Thus, the potential use of recycled PLA in packaging applications is not jeopardized

Efecto del Peso Molecular en la Formación del Polimorfo Beta en Polipropileno Isotáctico Metalocénico.

Existe un gran número de referencias relativas al efecto que la adición de agentes nucleantes, AN, en el polipropileno, iPP, supone en la generación de los distintos polimorfos, no existiendo estudios previos en el iPP metalocénico, m-iPP. Es objetivo de este trabajo llenar la laguna existente en dicha área, con el fin de mejorar la estabilidad térmica y la transparencia, acortar los ciclos de producción y optimizar las propiedades. Se han estudiado diferentes tipos de nucleantes de última generación que conllevan, en primer lugar, la formación de la celdilla monoclínica α y el aumento de la temperatura de cristalización, lo que acorta los ciclos de transformación. Para la evaluación exhaustiva5 de la forma β, objetivo de este trabajo, se ha utilizado como AN una mezcla de estearato cálcico y ácido pimélico (1:2), denominada a5. La competencia entre las formas α, β y γ en el m-iPP depende de la velocidad de cristalización y de la temperatura de cristalización isoterma5. Además, el contenido de AN β necesario para generar esta forma cristalina en el m-iPP es considerablemente superior en relación con el iPP sintetizado con catalizadores Ziegler-Natta, Z-N, debido a la coexistencia del polimorfo γ en el primero. La competencia entre las tres formas cristalinas en el m-iPP provoca que la generación de la forma β en función de la velocidad de enfriamiento sea, bajo ciertas condiciones, opuesta a la observada previamente en el iPP Z-N convencional. Estos resultados novedosos son de gran interés dado que han establecido las bases científicas sobre las que se cimenta el objetivo de la adición de AN β en los diferentes iPPs seleccionados, objeto de estudio en esta comunicación. Se han mezclado dos m-iPP con índices de fluidez, IF, de 15 y 30 g/min, suministrados por Basell, con un 0.3 % en peso de AN, en un mezclador interno a 190 ºC, 40 rpm y 10 min. Posteriormente, se han preparado filmes mediante moldeo por compresión en muestras sin y con AN. Las muestras se han enfriado desde el fundido a unos 100 ºC/min (entre platos de agua fría y presión), tratamiento Q y a 1.5 ºC/min (velocidad de enfriamiento de la prensa bajo presión), tratamiento S. La caracterización de la estructura y la competición entre las diferentes formas cristalinas se ha seguido mediante difracción de rayos X y DSC, mientras que el estudio de las propiedades mecánicas se ha realizado mediante DMTA y microdureza. En la figura se reproducen los difractogramas de RX para las muestras en estudio sin y con 0.3% de AN y tratamiento térmico S. Las muestras sin aditivar, sn, presentan polimorfismo, es decir, la coexistencia de las difracciones a 18.5 y 21.2º características de las celdillas cristalinas α y γ, respectivamente. Por otro lado, la presencia del AN a5 da lugar a una difracción adicional a 16.1º asociada a la fase trigonal β. La intensidad de dicha difracción es mayor para el polímero de menor peso molecular (mayor IF)