Degradación abiótica y por compostaje de biocomposites basados en harina de madera y poli(ácido láctico) procesados por impresión 3D

Abstract

La impresión 3D es una tecnología cada vez más popular debido a la disponibilidad de equipos más asequibles. Entre los filamentos utilizados comúnmente para la impresión 3D se encuentran los de PLA y sus biocomposites, obtenidos al mezclarlo con materiales lignocelulósicos, como la harina de madera. Sin embargo, un problema común asociado a la impresión 3D es la generación de productos destinados a una vida útil muy corta, lo que conlleva a una acumulación de residuos plásticos. Por esta razón, resulta crucial investigar el comportamiento de estos materiales frente al intemperismo y compostaje, con el objetivo de comprender mejor y controlar la contaminación causada por estos materiales. En este trabajo, se llevó a cabo la caracterización de los procesos de degradación de biocomposites de PLA y harina de madera fabricados mediante impresión 3D, tanto abiótica como biótica, para determinar su eficiencia de mineralización y la generación de microplásticos residuales. Para ello, se imprimieron probetas de PLA y PLA con harina de madera utilizando una impresora Flashforge Guider II. Adicionalmente se fabricaron otras probetas mediante el método de termocompresión para realizar una comparación entre ambos métodos de fabricación. Las probetas fueron sometidas a condiciones de intemperismo acelerado y posteriormente se llevaron a un proceso de compostaje aerobio. De esta forma, se evaluó la generación de microplásticos, el grado de desintegración y mineralización de los materiales. Además de lo anterior, se realizó un seguimiento del comportamiento termo-mecánico y morfológico de los materiales, así como el análisis de los cambios en su química superficial como pruebas complementarias para caracterizar los procesos de degradación. Los resultados revelaron que los materiales impresos presentaron una mayor porosidad en comparación con los fabricados por termocompresión. Esta mayor porosidad facilitó el ingreso de humedad, incrementando así la hidrólisis durante el intemperismo, la absorción de agua y el compostaje. Se calculó la pérdida de CO2 de las muestras por respirometría, corroborando que las muestras impresas, que fueron sometidas a intemperismo, presentaban mayor porcentaje de mineralización en comparación que las que no tenían un proceso previo de intemperismo. Además, se determinó que la cinética de mineralización podía representarse adecuadamente con la ecuación de Hill.