Nanocompuesto de almidón de yuca gelatinizado, nanopartículas de óxido de zinc y arcilla con posibles aplicaciones en empaques biodegradables

Abstract

El presente proyecto se centró en obtener un polímero biobasado a partir de una matriz polimérica de almidón de yuca gelatinizado con potencial aplicación en empaques biodegradables. Con el fin de modificar las propiedades mecánicas y de barrera de una película delgada de almidón, se formularon compuestos y nanocompuestos mediante el método de colado en solución, incorporando glicerina, nanopartículas de óxido de zinc – ZnO-NP – y partículas de arcilla – PA – a la matriz polimérica, obteniendo (10) películas delgadas que se identificaron así: 1) una película blanco de almidón y glicerina (a-1); tres películas con ZnO-NP en diferentes concentraciones (formulaciones b); tres películas con PA en diferentes concentraciones (formulaciones c); tres películas con una combinación de todos los aditivos con la misma concentración de PA y variando la concentración de ZnO-NP (formulaciones d). Las películas obtenidas fueron caracterizadas en términos de su composición química, morfología, propiedades mecánicas y biodegradabilidad. Los resultados demostraron que la adición de ZnO-NP y PA influyó en el desempeño del material sin comprometer su fácil degradación ante condiciones que simularon las de compostaje, obteniendo películas estables y traslúcidas que, aunque evidenciaron una compatibilidad entre la matriz y los aditivos, especialmente para los nanocompuestos (d), determinaron que no se formaron nuevos enlaces químicos entre los componentes. Sin embargo, este material se continúa mejorando para que se pueda posicionar como una alternativa viable frente a las aplicaciones de los empaques plásticos convencionales.

The present project focused on obtaining a bio-based polymer from a gelatinized cassava starch matrix with potential application in biodegradable packaging. To modify the mechanical and barrier properties of a thin starch film, composites and nanocomposites were formulated using the solution casting method, incorporating glycerin, zinc oxide nanoparticles (ZnO-NP), and clay particles (PA) into the polymer matrix. Ten (10) thin films were obtained and identified as: a-1: a blank film of starch and glycerin, formulations b: three films with varying concentrations of ZnO-NP, formulations c: three films with varying concentrations of PA, formulations d: three films combining all additives, using a constant concentration of PA and varying concentrations of ZnO-NP. The resulting films were characterized in terms of chemical composition, morphology, mechanical properties, and biodegradability. The results demonstrated that the addition of ZnO-NP and PA influenced the materials performance without compromising its easy of degradation under simulated composting conditions. The process yielded stable and translucent films that showed compatibility between the matrix and the additives—particularly in the nanocomposites (d)—though it was determined that no new chemical bonds were formed between the components. Nevertheless, this material is undergoing further improvement to position itself as a viable alternative to conventional plastic packaging applications.