Lignonanofibras de celulosa procedentes de residuos agrícolas para la formulación de envases alimentarios sostenibles y funcionales

Resumen

1. Introducción o motivación de la tesis: Se prevé que la población mundial aumente en un 12,5% en los próximos 30 años, propiciando un consumo sin precedentes que generará un cambio climático irreversible. Actualmente el modelo de economía linear es incompatible con la limitación de recursos y la capacidad de adaptación al impacto ambiental. De la insostenibilidad del modelo lineal surge un modelo de economía circular, que busca la preservación del capital natural mediante la selección de recursos naturales y su uso optimizado. La elevada producción agrícola en España conlleva la generación de una gran cantidad de residuos agrícolas que deben ser gestionados. Con la valorización se extrae más energía y subproductos de los residuos, disminuyendo el coste de producción, la propagación de plagas y las emisiones de gases de efecto invernadero. La biomasa lignocelulósica la constituyen principalmente materiales de origen vegetal, suponiendo una fuente de carbono sostenible para la producción, mediante procesos de biorrefinería, de bioquímicos, bioetanol y biocombustibles, pudiendo sustituir a los polímeros derivados del petróleo. En este sentido, los residuos agrícolas lignocelulósicos suponen una fuente abundante y barata de fibras de celulosa, cuya composición principal, estructura y propiedades las hacen aptas para su utilización. Para la obtención de las fibras celulósicas y posterior obtención de nanocelulosa, la biomasa es sometida a un pretratamiento, eliminando los demás componentes no celulósicos. En los últimos años ha aumentado la producción de nanocelulosa para su aplicación en el sector industrial debido a sus excelentes propiedades mecánicas y físicas. 2.Contenido de la investigación: Se identificaron los residuos de plantas hortícolas y paja de trigo como nuevas fuentes de lignonanofibras de celulosa (LNFC). La pulpa celulósica se obtuvo mediante un proceso medioambientalmente respetuoso, energéticamente sostenible, sencillo y con bajo consumo de reactivos. Se analizó la composición química de las pulpas para estudiar su influencia en el proceso de nanofibrilación. Además, las fibras celulósicas fueron sometidas a pretratamiento mecánico y oxidación mediada por TEMPO, seguido de una homogeneización a alta presión. Se realizó una caracterización química de las LNFC obtenidas. Por último, las LNFC se añadieron como agente de refuerzo en cartón reciclado y se realizó una comparación de mejora con el proceso de batido mecánico industrial. Por otro lado, las LNFC obtenidas se añadieron a una matriz polimérica de alcohol polivinílico (PVA) para la formulación de films, cuyo objetivo fue mejorar las propiedades de los films obtenidos para el desarrollo de sistemas de envasado de alimentos. Se evaluaron las propiedades mecánicas, la cristalinidad, la resistencia térmica, la estructura química, la actividad antioxidante, las propiedades de barrera al agua y las propiedades ópticas. Por último, se diseñó un prototipo de envase alimentario a escala piloto, formulado a partir de con combinaciones de ácido poliláctico (PLA) y polibutileno adipato-co-tereftalato (Ecoflex®), e incorporando diferentes proporciones deLNFC obtenidas a partir de un pretratamiento enzimático de residuos de paja de trigo. Se evaluaron las propiedades mecánicas, la cristalinidad, la resistencia térmica, la estructura química, la actividad antioxidante, las propiedades de barrera al agua y gases, y las propiedades ópticas. Además, se estudió su posible aplicación en el envasado de lechuga lista para consumo simulando condiciones reales de manufactura. 3.Conclusión: Los residuos agroalimentarios pueden ser valorizados satisfactoriamente, mediante la producción de LNFC y su posterior aplicación, tanto en el proceso de reciclaje del cartón como en la generación sistemas de envasado de alimentos innovadores, sostenibles y respetuosos con el medio ambiente. 4. Bibliografía: - European Commission. Communication from the commission to the european parliament, the council, the european economic and social committee and the committee of the regionS - Innovating for Sustainable Growth: A Bioeconomy for Europe. Vol. 8, Official Journal of the European Union. 2012. 57-61 p. - Naciones Unidas. Desafíos, oportunidades y acciones en un mundo de 7 mil millones. Unfpa. 2011;1(0):1-3. - Kaza S, Yao L, Bhada-Tata P, Van Woerden F. 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