Biodegradación anaeróbia de empaques biodegradables bajo digestión termófila en altas concentraciones de sólidos.

Abstract

En la actualidad los polímeros biodegradables se han empezado a usar mundialmente para diversas aplicaciones. Al término de su vida útil, pueden ser reciclados, tratados mediante sistemas de compostaje o biogasificación o desechados en vertederos. Este trabajo de investigación estudió la biodegradación de un polímero biodegradable obtenido por extrusión de la mezcla de almidón termoplástico de yuca de origen nativo, ácido poliláctico y policaprolactona con el fin de consolidar un protocolo basado en la norma ASTM 5511 “Determining Anaerobic Biodegradation of Plastic Materials Under High-Solids Anaerobic- Digestion Conditions”. En la primer parte del experimento, se preparó un inóculo anaeróbico metanogénico a partir de una mezcla de desechos sólidos urbanos que se retuvo por 55 días a 55°C en un digestor anaerobio. La concentración final de metano en el gas producido y pH del medio, alcanzaron valores del 59,6% y 7,89 respectivamente. Posteriormente, se realizaron pruebas de caracterización (materia seca o sólidos totales, sólidos volátiles, carbono total oxidable y nitrógeno total), tanto en los materiales de prueba como en el inóculo obtenido. Para el montaje del ensayo de biodegradación, se utilizó un grupo de 12 reactores cargados (por triplicado) con inóculo y los materiales de prueba (polímero biodegradable como muestra de ensayo, filtro de celulosa con 0,1% de cenizas como referencia positiva, polietileno de baja densidad como referencia negativa y blanco). Los porcentajes de biodegradación de los 3 materiales sometidos al ensayo, después de 15 días de digestión fueron: 77,49%, 61,27%, 0,31% para la celulosa, la muestra de ensayo y polietileno respectivamente y después de 30 días: 85,00% para celulosa, 65,89% para muestra de ensayo y 0,44% para polietileno. Según la norma la prueba es válida si tras un lapso de 15 días la celulosa presenta valores de biodegradación superiores al 70%, esto indicó que las condiciones del inóculo utilizado fueron las adecuadas. Un 63% de biodegradación de la muestra de ensayo a los 30 días, una concentración de metano en gas de 59,35% y un pH final de 7,71 en los reactores, revela la capacidad que tiene el polímero extruido para ser degradado en condiciones termófilas de altas concentraciones de sólidos.

Currently, biopolymers have been worldwide used for various applications, after its useful life, they can be recycled or disposed through composting or landfill. So in this research we studied the biodegradation of a biodegradable polymer obtained by extrusion of thermoplastic blend of native starch of cassava, polylactic acid and polycaprolactone, with the purpose of consolidate a protocol based on ASTM 5511 “Determining Anaerobic Biodegradation of Plastic Materials under High-Solids Anaerobic-Digestion Conditions”. In the first part of the experiment an anaerobic methanogenic inoculum, based in solid waste, was prepared and was maintained for a period of 55 days at 55°C in an anaerobic digester. The final concentration of methane in the gas and pH in the inoculum were 59,6% and 7.89 respectively. Subsequently, characterization tests were made (dry matter or total solids, volatile solids, total oxidized carbon, total nitrogen) both the test materials, as in the inoculum obtained. For mounting the biodegradation test, we used a group twelve reactors, loaded (in triplicate) with inoculum and the test materials (biodegradable polymer as test sample, cellulose filter with 0.1% ash as positive reference, low density polyethylene as negative and white reference). The percentage of biodegradation of the three test materials subjected to, after 15 days of digestion were: 77.49%, 61.27%, 0.31% for cellulose, polyethylene and test sample respectively, and after 30 days : 85.00% for cellulose, 0.44% for polyethylene and 65.89% for test sample. According to the standard test is valid if after a period of 15 days has cellulose degradation values above 70%, this indicated that the conditions of the inoculum used were appropriate. A 63% biodegradation of test sample at 30 days, a methane gas concentration of 59.35% and a final pH of 7.71 in the reactors, reveals the ability of the extruded polymer to be degraded under thermophilic high solids concentrations.