RT Dissertation/Thesis
T1 Bioplásticos a partir de proteína de guisante: procesado, caracterización y ciclo de vida
A1 Pérez Puyana, Víctor
A2 Universidad de Huelva. Departamento de Ingeniería Química, Química Física y Ciencias de los Materiales
AB La Organización de las Naciones Unidas promulga los 17 Objetivos deDesarrollo Sstenible (ODS), con el objetivo de acabar con la pobreza,proteger el planeta y garantizar que todas las personas disfruten de la pazy prosperidad para 2030. Entre ellos encontramos el objetivo 12 sobreuna gestión eficiente de recursos naturales que reduce la cantidad dedesechos. Para ello, en los últimos años se están utilizando residuos ysubproductos de la industria para fabricar materiales sostenibles y queademás sean eco-friendly (en un contexto de economía circular que hagauso de residuos o subproductos como materia prima). En esta línea deactuación propuesta se sitúan los materiales que buscan sustituir a losplásticos convencionales obtenidos a partir del petróleo. Dichosmateriales reciben el nombre de bioplásticos porque son biodegradables,tienen un origen natural o porque cumplen ambas cualidades. En este sentido, el objetivo principal de esta tesis consiste en el desarrollo debioplásticos a partir de un subproducto, procedente de la industriaagroalimentaria, rico en proteína de guisante.Para ello, la primera etapa de la tesis ha consistido en la caracterizaciónde la materia prima, en base a su composición química y aminoacídica,y a sus propiedades fisicoquímicas y térmicas.A continuación, se ha procedido a la fabricación de bioplásticos. Lastécnicas clásicas de procesado de polímeros termoplásticos (extrusión,moldeo por compresión, etc.) han sido ampliamente utilizadas paraobtener diferentes materiales bioplásticos basados en proteínas. En esteestudio, se han fabricado bioplásticos por moldeo por inyección. Dichatécnica consiste en un mezclado previo de la proteína y un plastificante(glicerina), seguida de una etapa de inyección. Para ello, se han estudiado la influencia de los parámetros de procesado involucrados, evaluandotanto la relación proteína/plastificante, el tiempo de mezclado o lascondiciones de inyección como la presión de inyección, el tiempo o latemperatura del molde.Siguiendo las condiciones de procesado seleccionadas anteriormente seha elaborado el sistema de referencia. De esta forma, se ha evaluado lainfluencia de diferentes métodos de entrecruzamiento sobre laspropiedades de los bioplásticos obtenidos. Se han estudiado 3 métodosde entrecruzamiento. En concreto, se ha utilizado un tratamiento térmicoy radiación ultravioleta (UV) como métodos físicos, genipina y aldehídos como métodos químicos y transglutaminasa como métodoenzimático. Respecto a los distintos métodos de entrecruzamiento, elentrecruzamiento físico genera nuevos enlaces por fenómenos físicosadicionales, mientras que los entrecruzamientos químico y enzimáticogeneran nuevos enlaces mediante reacciones químicas provocadas porcompuestos químicos o el uso de enzimas.Finalmente, se incluye una evaluación medioambiental de un procesoque utiliza residuos/subproductos para comprender el proceso en elcontexto de la economía circular. Por ello, se ha llevado a cabo unanálisis preliminar de los bioplásticos obtenidos, con las diferentesmodificaciones realizadas, a través de un estudio preliminar del ciclode vida de su proceso de fabricación.
AB The United Nations enacts the 17 Sustainable Development Goals (SDG)with the aim of ending poverty, protecting the planet and ensuring thatall people enjoy peace and prosperity by 2030. Among them, we findGoal 12 on efficient management of natural resources, which reduces theamount of waste. To this end, in recent years, waste and by-productsfrom the industry are being used to produce sustainable materials that arealso eco-friendly (in a circular economy context that makes use of wastesor by-products as raw material). Materials that seek to replaceconventional petroleum-based plastics are located in this research line.These materials are called bioplastics because they are biodegradable,have a natural origin or because they meet both qualities. In this sense,the main objective of this project was the development of bioplasticsfrom a by-product, from the agri-food industry, rich in pea protein.Thus, the first stage of the thesis consisted of the characterization ofthe raw material, based on its chemical and amino acid composition, itssolubility and even its thermal properties.Next, the fabrication of bioplastics was carried out. Classicalthermoplastic polymer processing techniques (extrusion, compressionmoulding, etc.) have been widely used to obtain different protein-basedbioplastic materials. In this study, bioplastics have been obtained byinjection moulding. This technique consists of a previous mixing of theprotein and a plasticizer (glycerol) followed by an injection stage.Therefore, the influence of the processing parameters involved hasbeen studied, evaluating both the protein/plasticizer ratio, the mixingtime or the injection conditions such as the injection pressure, themoulding time or the temperature of the mould. The reference bioplastic has been fabricated with the processingconditions selected above. In this way, the influence of differentcrosslinking methods on the properties of the bioplastics obtained hasbeen analyzed. Three methods of crosslinking have been studied.Specifically, a thermal treatment and UV radiation have been used asphysical methods, genipin and aldehydes as chemical methods andtransglutaminase as an enzymatic method. Regarding the differentmethods of crosslinking, physical crosslinking generates new bonds byadditional physical phenomena, while chemical and enzymaticcrosslinking generate new bonds through chemical reactions caused bychemical compounds or the use of enzymes.To conclude the project, an environmental assessment of a process usingwaste/by-products is included to understand the process in the context ofthe circular economy. For this reason, a preliminary analysis of the bioplastics obtained has been carried out, with the differentmodifications carried out, through a preliminary study of the life cycleof its fabrication process.
PB Universidad de Huelva
YR 2023
FD 2023
LK https://hdl.handle.net/10272/23276
UL https://hdl.handle.net/10272/23276
LA spa
DS Repositorio Institucional de la Universidad de Huelva
RD 30 may 2026