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UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA

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on 22 August 2017

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Microscopía electrónica de barrido (SEM).







PE/MB/Sp6/BFx

Material nuevo-100días.

500 y 1000 aumentos
DEGRADACIÓN DE PLÁSTICOS BIODEGRADABLES DE ACOLCHADO EN DOS TIPOS DE SUELO EN CONDICIONES DE LABORATORIO
TRABAJO FIN DE MÁSTER
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE
INGENIEROS AGRÓNOMOS

CIUDAD REAL
MÁSTER EN INGENIERÍA AGRONÓMICA
ALUMNA
SARA GONZÁLEZ MORA
DIRECTORES
Dra. MARTA MARÍA MORENO VALENCIA
Dra. CARMEN MORENO VALENCIA
Dr. JUAN ANTONIO CAMPOS GALLEGO
RTA 2011-00104-C04-03
Trabajo Fin de Grado

"Análisis de la degradación de distintos materiales de acolchado en cultivo de pimiento"
ACOLCHADO
Técnica de semiforzado que consiste en
cubrir
total o parcialmente el
terreno
de cultivo con una
lámina plástica
u otros
materiales alternativos

TÉCNICAS DE ACOLCHADO
BENEFICIOS
Suelo acolchado
Suelo desnudo
Regulación Tª
Precocidad
Reducción flora espontánea
Conservación humedad
Erosión
Pérdida humedad
Acumulación calor
INCONVENIENTES
Destino después de su vida útil

Vertederos no controlados
Enterrados o incinerados
MATERIALES ALTERNATIVOS
PLÁSTICOS BIODEGRADABLES
Materiales capaces de degradarse a través de un proceso biológico generando CO2/CH4, agua y biomasa
POLÍMEROS DE ORIGEN PETROQUÍMICO
BIOPOLÍMEROS
Policaprolactona (PCL)

Polibutileno succinato (PBS)
Producido por microorganismos


Sintetizados a partir de monómeros de biomasa

Obtenidos a partir de biomasa
OBJETIVO
Analizar el proceso de degradación de cinco plásticos biodegradables de distinta composición en dos suelos diferentes en condiciones controladas de laboratorio, en un período de 300 días.
OBJETIVO GENERAL
Analizar la evolución temporal del peso, superficie y número de fragmentos.

Modelar la relación peso – superficie.

Obtener curvas de degradación (en base a peso y superficie) de los materiales totalmente degradados en cada suelo.

Visualizar la degradación de la superficie de los materiales a nivel microscópico.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
MATERIALES Y MÉTODOS
Polietileno (PE)

negro lineal (Siberline) 15 μm (testigo).


Plástico biodegradable negro
Mater-Bi® (MB)
(Novamont) con base de
almidón de maíz
, 15 μm.


Plástico biodegradable
Sphere 4® (Sp4)
(Sphere Group Spain) compuesto por bioplástico y un 7% de masterbatch negro con base de
almidón de patat
a
, 15 μm.


Plástico biodegradable

Sphere 6® (Sp6)
(Sphere Group Spain) compuesto por bioplástico y un 10% de masterbatch negro con base de
almidón de patata
, 15 μm.


Plástico biodegradable negro

Bioflex® (BFx)
(Kkur-Oerlemans Plastics) con base de almidón, copoliester y

ácido poliláctico
, 15 μm.


Plástico biodegradable negro
Ecovio® (Eco)
(BASF) con base de almidón, ecoflex
®
y
ácido poliláctico
, 15 μm.
MATERIALES DE ACOLCHADO ENSAYADOS
MUESTRAS DE SUELO
Finca de investigación “La Entresierra” del Centro Agrario “El Chaparrillo”
Características fisico-químicas
SUELO 1
Franco arenoso (arcillas 8,8%)
pH: 8,2
CE: 0,7 dS/m
MO: 1,6%
Carbonatos: 6%
SUELO 2
Franco arcilloso (arcillas 29%)
pH: 8
CE: 0,5 dS/m
MO: 2%
Carbonatos: 9,5%
PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS
Corte
de 36 piezas/material y suelo (8x8cm).

Pesaje
de las piezas.

Enterrado
de piezas en recipientes (400 ml tierra).

Aplicación de agua destilada hasta
50% de capacidad de retención
.

Colocación de recipientes en cámaras a
25ºC
y
oscuridad.
TOTAL
36 piezas x 6 materiales x 2 suelos
432 muestras
CONTROLES REALIZADOS
ILUSTRACIONES MICROGRÁFICAS
1.
Extracción de piezas.
(12 muestreos)
(36 muestras/extracción)

2.
Limpieza de materiales.

3.
Pesaje.

4.
Fotografiado.

5
. Análisis con ImageJ.
(Superficie y nº fragmentos)
Laboratorio de materiales (Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales)
PESO-SUPERFICIE-
Nº FRAGMENTOS
ESTUDIO ESTADÍSTICO
Análisis de la varianza (ANOVA)

Regresión lineal y no lineal

Comparaciones de rango múltiple (Test Duncan)

Diferencia Mínima Significativa (DMS de Fisher)
RESULTADOS
EVOLUCIÓN TEMPORAL PESO - SUPERFICIE
SUELO 1
SUELO 2
PESO (%)
SUPERFICIE (%)
EVOLUCIÓN TEMPORAL DEL NÚMERO DE FRAGMENTOS
SUELO 1
SUELO 2
RELACIÓN SUPERFICIE- PESO
PE
BFx
Eco
SUELO 1
SUELO 2
CURVAS DE DEGRADACIÓN
PESO (g)
SUPERFICIE (cm2)
ILUSTRACIONES MICROGRÁFICAS
CONCLUSIONES
P<0,05
Plásticos fotodegradables
Plásticos biodegradables
Plásticos oxobiodegradables
Papeles
Restos vegetales
Polihidroxialcanoato; PHA



Ácido poliláctico; PLA

Polisacáridos (almidón, celulosa)
Proteínas (gluten, soja, maíz)
Lípidos (triglicéridos)
INCONVENIENTES
EFECTOS A LARGO PLAZO
Contaminación de aguas subterráneas
Disminución relación C/N
Agotamiento micro/macro nutrientes
Pérdida de calidad y fertilidad del suelo
CONTAMINACIÓN AMBIENTAL
SUELO 1
SUELO 2
MB
Sp4
Sp6
DEGRADACIÓN DE PLÁSTICOS BIODEGRADABLES DE ACOLCHADO EN DOS TIPOS DE SUELO EN CONDICIONES DE LABORATORIO
TRABAJO FIN DE MÁSTER
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE
INGENIEROS AGRÓNOMOS

CIUDAD REAL
MÁSTER EN INGENIERÍA AGRONÓMICA
ALUMNA
SARA GONZÁLEZ MORA
DIRECTORES
Dra. MARTA MARÍA MORENO VALENCIA
Dra. CARMEN MORENO VALENCIA
Dr. JUAN ANTONIO CAMPOS GALLEGO
ALMIDÓN
PE y ÁCIDO POLILÁCTICO
Los
plásticos biodegradables
se
degradan
con
mayor rapidez
en el suelo con mayor contenido en
arcilla
frente al más
arenoso
.
La degradación de los materiales con base de
almidón
(Sp4, Sp6, MB) es
más rápida
que en los constituidos por
ácido poliláctico
(BFx y Eco).
La degradación en los materiales con base de
almidón de patata
(Sp4, Sp6) es
más rápida
que en el de
almidón de maíz
(MB), siendo ya patente a los 15 días de muestreo.
En las condiciones controladas del ensayo, a los 300 días los materiales con base de
ácido poliláctico
(BFx y Eco)
reducen
su peso y su superficie en torno a un
20-40%
respecto de sus valores iniciales.
El análisis micrográfico mediante microscopía electrónica de barrido (
SEM
) muestra
cambios en la morfología
de la superficie de los materiales como resultado de su degradación.
Las
curvas de degradación
en base a superficie y peso indican cómo un mismo material puede degradarse de forma diferente según el tipo de suelo.
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