Oxo biodegradable

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Definición Oxo-biodegradable: La degradación es identificada como resultado del fenómeno de oxidación y biodegradación en simultáneo o sucesivamente.

Los oxo-biodegradables

• Se degradan en cualquier ambiente, interior o exterior, incluso en ausencia de agua. Esto es un factor muy importante en relación a los residuos, porque una elevada cantidad de residuos de plástico en tierra y en el mar no se pueden recoger o enterrar. • Pueden ser “programados” en fábrica para que se degraden en un determinado espacio de tiempo para que sirva a las exigencias del cliente. • Son más fuertes y más versátiles que las anteriores tecnologías alternativas. • Pueden ser reciclados y ser fabricados a partir de productos reciclados.

Como Funciona

La tecnología oxo-biodegradable se basa en la introducción de un agente pro degradante en el proceso de fabricación del plástico convencional. Este agente tiene como función la disociación de enlace carbono=carbono de la cadenas moleculares de la materia, permitiendo la creación de radicales libres que se van a oxidar. La oxidación de las cadenas moleculares induce una reducción del peso molecular al punto del material quedarse hidrófilo, permitiendo al material ser colonizado por microorganismos y hongos, que van a tener acceso al carbono como alimento. El proceso sigue hasta que el material se tenga biodegradado en CO2, agua y biomasa celular bajo condiciones aerobias o CH4, agua y biomasa en condiciones anaerobias.

La auto-oxidación es un proceso auto-catalítico, en cadena, que involucra las fases de iniciación, propagación, ramificación y terminación.

Ilustración del mecanismo (P=polímero)

Iniciación: (I) P – H a P. + H. etc.

Obs.: Los radicales libres pueden ser formados por factores tales como: el calor, la luz o iones metálicos que pueden estar contenidos en el polímero.

Propagación: (II) P. + O2 a PO2 (III) PO2 + PH a PO2H + P.

Estos productos de oxidación son muy instables, en particular, a temperaturas altas y en la presencia de iones de metales de transición, descomponiéndose para formar un largo conjunto de compuestos que incluyen aldehídos, cetonas, alcoholes, ácidos carboxílicos, hidrocarbonatos, etc.

Ramificación: (IV) PO2 H a PO. + HO. (V) 2 PO2 H a PO2. PO. + H2O (VI) PO. + PH a POH + P. (VII) HO. + PH a H2O + P.

Terminación: (VIII) P. + P. a P – P (IX) P. + PO2 a PO2 P (X) 2 POO. a POH + P = O + O2

El esquema arriba sugiere que los radicales P. POO. forman la base de la reacción en cadena.

El nivel de propagación (II) ocurre rápidamente, mientras la etapa (III) es determinante. La concentración de POO será más fuerte en presencia de oxigeno de que P.

En la reacción (IV) la descomposición mono molecular de los hidroperóxidos necesita una energía elevada de activación, que queda importante a temperaturas superiores a 150ºC o sobre la influencia de la luz.

La clave de las reacciones de ramificación (VI) y (V) forman PO. y HO. Estos radicales pueden atacar la cadena polimérica así como el radical PO2.

El carácter auto-catalítico de auto-oxidación es determinante por estas reacciones de ramificación.

Los iones metálicos tales como: T+3 / Ti+4, Mn+2 / Mn+3, Co+2 / Co+3, Cu+1 / Cu+2, Fe+2 / Fe+3 pueden acelerar la reacción de oxidación como sigue:

POOH + Me+. a PO. + Me2 + + OH–POOH + Me+2 a POO. + Me+ + H+ 2 POOH PO. + POO. + H2O (V) Me+ / Me+2

La tecnología del plástico con vida útil controlada

La tecnología del plástico con vida útil controlada permite al plástico degradarse y biodegradarse después de su vida útil. Factores abióticos como la luz, el calor y el estrés van acelerar el proceso de degradación. Durante toda la vida útil del material, se garanticen las propiedades mecánicas y físicas del plástico. Después de la vida útil, o bajo los factores abióticos, el material empieza a perder sus propiedades, se queda frágil/débil y se rompe/fragmenta hasta el punto que ya no se puede manipular. A partir de este momento el material puede biodegradarse. Todo el plástico convencional se degrada, pero este proceso puede tardar siglos. La tecnología oxo permite reducir este plazo de varias centenas de años a varios meses.

Polímero con vida útil controlada

Evolución en el tiempo

Etapa 1: Vida útil del material. Débil variación de propiedades funcionales durante el almacenamiento y uso. El período de la primera fase dependerá de las condiciones de exposición del material a los factores ambientales. Los antioxidantes permiten garantizar una vida útil suficiente para que el material pueda ser utilizado para la función para la que fue diseñado.

Etapa 2: Pérdida de propiedades físicas macroscópicas hasta la fragmentación espontánea. El material ha llegado al final de su vida útil o fue expuesto a factores ambientales que aceleran su degradación, el material se vuelve frágil, pierde el 50% de sus propiedades mecánicas.

Etapa 3: Degradación hasta la biodegradación. Después de la fragmentación de las cadenas moleculares y su oxidación, el material se convierte en un material hidrófilo, a este punto el material puede ser colonizado por microrganismos que lo van a biodegradar.

Proceso de degradación/biodegradación en dos fases.

- Primera fase: La oxidación (reacción radicalaria) y fragmentación de las cadenas moleculares - Segunda fase: La biodegradación, resultado CO2, H2O, y biomasa celular