Plásticos La producción de plásticos es un proceso llamado polimerización: reacción química en la que dos o más moléculas se combinan para formar otra en la que se repiten las estructuras de las primitivas dando lugar al polímero. Los plásticos convencionales usados para la obtención de envases están fabricados en la mayoría de casos a partir de polietileno, poliéster, poliamida, entre otros; debido a sus buenas propiedades mecánicas y su bajo precio. Pero estos materiales tienen un gran inconveniente, ya que contribuyen a la contaminación del medio ambiente debido a que no son asimilados por la naturaleza ya que los plásticos tardan en descomponerse entre 100 y 450 años. En respuesta a la preocupación de los consumidores por el medio ambiente, han aparecido en el mercado nuevos plásticos basados en el uso de materiales biodegradables compostables. Es importante destacar que todos los plásticos compostables son biodegradables pero no todos los plásticos biodegradables son compostables. En este sentido, el compostaje es un proceso de transformación aeróbica de residuos orgánicos diseñado para producir compost. Según la ISO 17088:2012, se conoce como plástico compostable aquel que sufre una degradación debida a un proceso biológico y produce como consecuencia dióxido de carbono, agua, compuestos inorgánicos y biomasa sin dejar ningún residuo visible, distinguible o tóxico. Los parámetros de temperatura, humedad, oxígeno y los microorganismos son los responsables de descomponer los plásticos de forma natural en materia orgánica.
Propiedades del PVOH El PVOH es un polímero lineal incoloro, inodoro, insípido y versátil, con numerosas aplicaciones industriales debido a su biodegradabilidad, biocompatibilidad, resistencia química y excelentes propiedades físicas. Además, el PVA es capaz de formar películas transparentes, con alta resistencia química y térmica y con buenas propiedades mecánicas. [2] Las películas de PVOH, particularmente los tipos de alta hidrólisis, muestran alta barrera al oxígeno, dióxido de carbono, organolépticos e hidrocarburos, pero no al vapor de agua. Las propiedades de barrera se deterioran en ambientes de alta humedad. Dependiendo de los otros ingredientes de for mulación, las películas de PVOH han sido aprobadas para aplicaciones en contacto con alimentos.
Biodegradabilidad, Compostabilidad del PVOH A pesar de ser un plástico sintético, es atacado por al menos 20 géneros diferentes de bacterias, levaduras y mohos, que se producen en ambientes tales como lodo activado, compost, estanques facultativos, rellenos sanitarios, digestores anaeróbicos, sistemas sépticos, en suelos naturales y ambientes acuáticos. El mecanismo de degradación es inusual, ya que ocurre aleatoriamente a lo largo del PVOH cadenas de polímero por ataque a los grupos hidroxilo vecinales para formar β -dicetonas, que luego se oxidan más para formar cetonas
y ácidos carboxílicos. [8] En cuanto a los tiempos de compostaje, son tanto más rápidos cuanta mayor sea la presencia de agua y menor de materia, y puede llegar a producirse desde los 35 días hasta los 6 meses. Y debido a su peculiaridad de
hidrosolubilidad que este plástico llegue a los mares no es un problema, sino todo lo contrario, ya que su biodegradación es mucho más rápida y además genera un aporte positivo al medio ambiente, ya que es inocuo para los animales y gracias a su compostabilidad ayuda a aumentar los nutrientes y regenerar la fauna marina. [3]
Reacciones Químicas El PVOH reacciona de manera similar a otros alcoholes polihídricos secundarios. Las reacciones de esterificación del poli (alcohol vinílico) se pueden llevar a cabo con varios compuestos. Una reacción comercialmente importante es la formación de PVOH en forma de pegajosidad usando ácido bórico o bórax para formar ésteres cíclicos. Esta reacción es muy sensible al pH y se forma un gel insoluble por encima de 4.5-5.0. Otras reacciones de esterificación incluyen aquellas con éster de cloroformiato para producir poli(vinil carbonato), urea para producir éster de carbamato polimérico e isocianatos para formar ésteres de carbamato sustituidos. Otra reacción comercialmente importante es la acetilación con aldehídos. El butiral de polivinilo se produce por reacción del alcohol polivinílico con butiraldehído y se utiliza en la producción del adhesivo interno para vidrio de seguridad. La reacción con dialdehídos tales como glioxal o glutaraldehído se puede usar para reticular alcohol polininílico. Otras reacciones incluyen etoxilación, propoxilación y cianoetoxilación.[5]
Obtención de PVOH Piedra caliza como materia prima para la elaboración de PVOH Fabricación de carburo de calcio: El carburo de calcio se produce al calentar una mezcla de cal viva (a partir de la calcinación de los carbonatos de calcio provenientes de la piedra caliza) y carbón a 3000ºC en un horno eléctrico y es un acetiluro que produce acetileno por hidrólisis. El acetileno es materia prima en la industria de plásticos y químicos. [1]
→ + + 3 → + + 2 → () +
El PVOH es un polímero que a su vez se prepara a partir del acetato de polivinilo, por tratamiento de éste con hidróxido sódico en metanol.
Para efectuar la alcohólisis puede utilizarse etanol o metanol, con un ácido o una base como catalizador. La hidrólisis alcalina es mucho más rápida. La hidrólisis ácida es más probable que produzca algunos enlaces en la cadena por medio de un mecanismo que implica la pérdida de una molécula de agua de dos grupos hidroxilos adyacentes. Se trata de una reacción no deseable. La alcohólisis se lleva a cabo usualmente disolviendo el poli (acetato de vinilo) en el alcohol, añadiendo el catalizador y calentando. El PVOH precipita de la disolución. [7] No es un proceso de polimerización, sino de la transformación de un polímero en otro .
El PVOH se forma por hidrólisis parcial o completa del PVAc (Acetato de polivinilo). El PVOH se puede hacer a partir de un compuesto relacionado reemplazando "grupos de acetato" con "grupos de alcohol". El resultado es una cadena larga de carbono, con átomos de hidrógeno y alcohol grupos (-OH) adjuntos. Esto confiere al polímero zonas hidrofílicas (grupos alcohol) y zonas hidrofóbicas (grupos acetato). Eso es la gran atracción de las moléculas cargadas que hace que el PVA se disuelva en agua. [6]
Proceso productivo de PVOH PVOH puro es un sólido en condiciones ambientales. Para hacer una película, gránulos de PVOH se disuelven en agua y la solución se extiende sobre una correa plana y móvil. Una cuchilla separa la solución de manera uniforme y controla su espesor. La correa móvil transporta la solución a través de un horno de secado, donde el exceso de agua se evapora y el material se seca a un color incoloro sólido. Después de enfriar, la película se despega del cinturón y se lamina para envío. Las características de solubilidad de la película dependen del número de grupos de acetato que son reemplazados por grupos de alcohol. Si todos (o casi todos) los grupos son reemplazados, el material se disolverá en agua caliente. Si algunos de los grupos de acetato permanecen, el polímero se disolverá en agua fría o caliente (los grupos de acetato residuales debilitan el "enlace de hidrógeno" entre grupos de alcohol). Por ejemplo, cuando se han sustituido entre un 87% y un 89 % de los grupos acetato por -OH el polímero es soluble en agua fría; sin embargo, cuando se han sustituido el 100% de los grupos, el polímero sólo es soluble a temperaturas superiores a los 85 ºC.Todas estas películas son incoloras, translúcidas y pueden ser selladas con calor y presión. Son altamente insolubles en productos químicos orgánicos, como gasolina, grasa, grasas y aceites.
Toxicidad Las propiedades fisicoquímicas de PVOH varían en función del grado de polimerización y la hidrólisis. El PVOH evaluado es un polímero parcialmente hidrolizado, con una masa molecular promedio en el intervalo de 26.000 a 30.000 Dalton. El PVOH solamente se absorbe mínimamente después de la administración oral y posee un bajo orden de agudez de toxicidad oral. La seguridad de POHA se documenta por un número de estudios de toxicidad, incluyendo un estudio de toxicidad oral de 90 días y un estudio de toxicidad reproductiva en la 2da generación en ratas y ensayos in vitro y in vivo de genotoxicidad. No hubo pruebas de toxicidad en cualquiera de los estudios de 90 días o en la
2da generación en los niveles de dosis más alta probada de 5000 mg/kg de peso corporal/ día. PVOH no es mutagénico ni genotóxico. No hay evidencia que indique que el PVOH tiene actividad carcinogénica. Los estudios controlados en humanos son limitados.
[1] http://repositorio.uchile.cl/bitstream/handle/2250/111195/tesis%20caliza.pdf?sequence=1 [2]
https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/56383/PEINADO%20-
%20ESTUDIO%20DE%20LA%20BIODEGRADABILIAD%20Y%20GRADO%20DE%20DESINTEGRACI%D3N%20DE%20FIL MS%20A%20BASE%20DE%20ALMIDON%20Y%20P....pdf?sequence=1 [3]
http://www.hidrosoluble.com/2017/10/19/plasticos-hidrosolubles-mas-de-10-anos-lanzando-soluciones-de-
plastico-biodegradable-y-compostable/ [4] https://www.aimplas.es/blog/el-pvoh-hace-posible-un-envase-alimentario-barrera-al-o2-sostenible [5] http://www.sekisui-sc.com/wp-content/uploads/SelvolPVOH_Brochure_EN.pdf [6] https://www.borlik.org/wp-content/uploads/2015/08/Dissolving-Plastic.pdf [7] http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2012/03/alcohol-de-polivinilo.html [8] https://app.knovel.com/web/view/khtml/show.v/rcid:kpTPFBOFMC/cid:kt00C5MIH2/viewerType:khtml/root_slug: trends-in-packaging-food/url_slug:developments-in-bioplastic?&bq=polyvinyl%20alcohol%20plastic%20bags&sort_on=default&b-subscription=true&b-group-by=true&page=10&bsort-on=default&b-contenttype=all_references&view=collapsed&zoom=1&q=polyvinyl%20alcohol%20plastic%20bags
