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A nuestros amigos de la universidad con quienes compartimos miles de horas de estudio, risas, momentos buenos y no tan buenos.
Resumen
Abstract
Introducción
Los acolchados o cubiertas agrícolas también se denominan “mulch” porque la práctica en la que se utilizan se conoce como “mulching”5. A principios de la década de 1980 se inició el desarrollo de estos polímeros total o parcialmente biodegradables a partir de recursos renovables. De esta forma se analiza si es imprescindible o no secar la materia prima (AN) antes del proceso de extrusión.
En particular, se encontró que el almacenamiento de toneladas de AN se llevó a cabo en un cobertizo sin ningún control de las condiciones de almacenamiento y que se observaron diferencias significativas en el contenido de humedad de las materias primas en diferentes intervalos de tiempo de almacenamiento.
- Procesamiento
- Preparación del almidón termoplástico (TPS) .1 Pre-acondicionamiento del almidón nativo a
Finalmente, se seleccionó un TPS óptimo a partir de un método de teoría de decisión lógica para probar su comportamiento como acolchado agrícola en la germinación de tomate (Solanum licopersicum) y el control de malezas.
Formulaciones de TPS
Se realizaron cuatro preparaciones diferentes de 1000 gramos de TPS, las cuales variaron dependiendo del contenido de humedad inicial del AN, es decir de la cantidad de plastificante. A estas preparaciones las llamamos Form1, Form2, Form3 y Form4 respectivamente, cuyas composiciones se muestran en la Tabla 1. Este valor se tuvo en cuenta al realizar la formulación, por lo que es la única mezcla que respeta la relación del porcentaje de plastificante arriba detallada.
Esto se debe a que en el resto de las preparaciones (Forma 1, Forma 2, Forma 3) el contenido real de plastificante dependió del contenido inicial de H2O del AN, producto de su almacenamiento a diferente humedad relativa.
Mezclado en “batch” de materias primas
Síntesis de TPS por extrusión reactiva
La Figura 4 muestra la boquilla del extrusor, la cual tenía una geometría rectangular de 40 x 10 mm2. El TPS fuera de la boquilla se dividió en longitudes iguales de 20 cm, que se almacenaron en recipientes herméticos al 60% de HR.
Preparación de películas plásticas
Fabricación de películas plásticas por extrusión soplado
Caracterización .1 Secado isotérmico
- Microscopía electrónica de barrido (SEM)
- Espectroscopia Infrarroja por transformada de Fourier (FTIR)
- Difracción de rayos X (DRX)
- Análisis termogravimétrico (TGA)
- Calorimetría diferencial de barrido (DSC)
- Contenido de humedad (CH)
- Absorción de humedad (AH)
- Solubilidad (S)
- Permeabilidad al vapor de agua (WVP)
- Ensayo de tracción uniaxial
- Reometría capilar
- Biodegradación en suelo
- Bioensayos
Las muestras se prepararon después de un mes de almacenamiento de las láminas a 60 % de humedad relativa y temperatura ambiente (25 °C) después del proceso de extrusión. A partir de las curvas de tensión (MPa) en función de la deformación (mm/mm) fue posible calcular el módulo de Young (E), la resistencia a la tracción (σr) y el alargamiento de rotura (εr). Se utilizaron la ley de potencia (Ecuación 6) y la ecuación de Arrhenius (Ecuación 7) para ajustar los valores experimentales de viscosidad en función de la velocidad de corte y la temperatura.
Las dimensiones de los tubos de ensayo fueron 3 x 3 cm2 y previamente se secaron en estufa a una temperatura de 40°C hasta peso constante (m0).
Resultados
- Caracterización del almidón nativo .1 Secado isotérmico
- Microscopía electrónica de barrido (SEM)
- Espectroscopia Infrarroja por transformada de Fourier (FTIR)
- Análisis termogravimétrico (TGA)
- Caracterización del TPS .1 Morfología
- Microscopía electrónica de barrido (SEM)
- Análisis químico y estructural
- Caracterización térmica
- Interacción con el agua
- Reometría capilar
- Propiedades mecánicas
- Biodegradación en suelo
- Selección de la formulación óptima de material para su aplicación como acolchado agrícola
- Prueba de fabricación de películas por extrusión soplado
Como se puede observar en la Figura 9, las curvas de secado cambiaron notablemente en función de la humedad de almacenamiento del AN. En la Figura 13 se muestran micrografías SEM de la superficie criofracturada de TPS1, TPS2, TPS3 y TPS4. Por otro lado, en la Figura 13 se puede ver que TPS2 exhibió una gelatinización completa.
La Figura 15 muestra que las películas de TPS mostraron una disminución significativa en la intensidad de los picos característicos de AN, como consecuencia de la destrucción parcial de la estructura cristalina durante el proceso de extrusión. Las temperaturas de máxima velocidad de descomposición térmica de los materiales se obtuvieron mediante la técnica TGA. La Tabla 7 muestra los valores de Tm para el TPS estudiado obtenidos de las posiciones de los picos de los gráficos DTGA.
La Tabla 7 no muestra una tendencia clara entre las temperaturas de TPS en cada etapa de degradación térmica y el contenido de plastificante. La Ecuación 4 arrojó los porcentajes de S observados en la Figura 22. Se realizó una prueba WVP y la Ecuación 5 arrojó los datos presentados en la Figura 23.
Al observar los valores de n en la Tabla 8, observamos que estos aumentaron con el contenido de agua, con excepción de TPS2, que fue ligeramente mayor que TPS3. Según Harper (1999)35, un aumento de la temperatura provoca un aumento en la movilidad de las moléculas del polímero, lo que reduce la viscosidad. La movilidad de las cadenas aumenta, lo que resulta en un aumento de la flexibilidad y ductilidad del material.
En las fotografías de la Tabla 11 se puede apreciar un cambio notorio en el tono de las muestras a partir del día 20.
Análisis de factibilidad técnico-económica de producción a escala industrial
- Factibilidad técnica
- Factibilidad económica .1 Introducción
- Estudio de mercado .1 Mercado
- Evaluación económica .1 Inversión total (IT)
Por tanto, desde el punto de vista de la viabilidad técnica, el TPS2 no garantizaba las propiedades mínimas necesarias para ser utilizado como cobertura agrícola. Por este motivo, se decidió realizar un análisis de la viabilidad económica de producir pellets de TPS que luego puedan ser utilizados en técnicas de extracción de polímeros para producir un producto específico. Sabiendo que el consumo de plástico por persona en Argentina es de 55 kilogramos al año74, que PE, PS y PP cubren el 62,3%75 de estos plásticos y que según la Cámara Argentina de la Industria del Plástico (CAIP) el 85% de estos plásticos se producen en Argentina76, un consumo estimado por persona de PE, SP y PP producidos en el país por año.
Suponiendo que los pellets de TPS puedan utilizarse para la producción de películas y láminas alimentarias73, y sabiendo que el 45% de la producción de plástico se destina a los bienes en cuestión78, se estima un consumo anual de pellets en la ciudad de Mar del Plata de 1704 toneladas. En el presente trabajo se supone que el consumo de pellet de TPS comenzará en un 30% del total de pellet (Tabla 18). Este incremento anual en el consumo de productos se debe a que la concienciación de la sociedad en relación con el medio ambiente será cada vez mayor, sumado a la labor de marketing que realiza la empresa.
Dado que IE es el valor de los equipos de proceso instalados, se utilizan factores de multiplicación para estimar los componentes de inversión directa como tuberías, instrumentos y estructuras. Sabiendo que los precios de la mezcladora y la extrusora son $5 000 y $38 000 respectivamente, y que la instalación del equipo se puede estimar como el 20% de sus costos como equipo de ingeniería inmediato, el resultado de IE es $51 600. En la Tabla 22 se muestran los factores considerados para el cálculo del FI con sus valores.
Plantas de servicios Total nuevas plantas de servicios 0,625 Conexiones entre unidades Entre unidades de servicios 0,025 Factores experimentales como fracción de inversión directa fli Ingeniería y construcción Ingeniería inmediata 0,275. Sabiendo que el Municipio de General Pueyrredón otorga terrenos de forma gratuita en caso de que el proyecto tienda al desarrollo económico de la región y tomando en cuenta las ventajas de instalar la planta en el Parque Industrial General Savio82 (exenciones de impuestos), aumenta la ubicación de la lo mismo en dicho parque industrial.
4.2.3.4.1 Estimación de costos variables (CV)
El costo de supervisión se considera como el 20% del costo de mano de obra directa, resultando en USD 19,48 por tonelada de pellets biodegradables. Estos dos últimos se utilizan únicamente para el consumo del personal de la empresa, por lo que son similares a los propios de una casa. Según las especificaciones técnicas, para el funcionamiento de la mezcladora y la extrusora se necesitan 11 y 22 kW, respectivamente 79,80.
Considerando la tarifa Edea84, el costo de la electricidad por tonelada de pellets biodegradables es de US$ 16,55. Considerando el costo del agua y el gas natural, el costo del servicio público por tonelada de pellets biodegradables es de US$18,02. Se estima que el costo de mantenimiento es del 5% del FI, lo que resulta en US$ 22,36 por tonelada de pellets biodegradables81.
El costo de los suministros se estima en 0,8% del FI, lo que resulta en $3,58 por tonelada de pellets TPS81. Con base en todos los valores calculados anteriormente, un CV total por tonelada de pellets TPS a US$1.762,43 estimado como se muestra en el Cuadro 24.
4.2.3.4.2 Estimación de costos fijos (CF)
4.2.3.4.3 Estimación de costos total de producción (CPT)
- Determinación de precio de venta del producto
- Análisis de rentabilidad
- Competitividad en el mercado
- Análisis de sensibilidad
- Conclusión
- Trabajos a futuro
- Dificultades encontradas durante el desarrollo de la tesis
- Publicaciones
- Bibliografía
La rentabilidad es una medida del beneficio recibido de una actividad en relación con la inversión de capital necesaria para realizar esa actividad. NR debe ser inferior a la mitad de la vida útil del proyecto para que éste sea rentable. Dado que nR es aproximadamente un año, menos de la mitad de la vida útil del proyecto, el PV es mayor que cero siendo US$1.568.495 y la TIR 135%, mayor que el TRMA aceptado por la empresa. , se puede afirmar que el proyecto es rentable y se recomienda su implementación 85.
La Figura 30 muestra que los costos del AN y la glicerina representan el 37% y el 45% de la estructura de costos de producción, respectivamente. Variación de la TIR en función de la variación del precio de AN, GL e IF. 79 TPS2 fue seleccionado como el candidato de TPS para su uso como material de la corteza del suelo basándose en el método de la teoría de la decisión lógica.
Además, el bioensayo realizado demostró la ineficacia de la película TPS2 para la aplicación en cuestión, ya que se evidenció su deterioro, fraccionamiento y presencia de hongos antes de la germinación de las semillas de tomate. Ludueña - “El efecto de la humedad inicial del almidón de maíz sobre las propiedades finales de las películas termoplásticas de almidón y su comportamiento como astillas de corteza agrícolas”. Influencia de la proporción de ácido esteárico sobre las propiedades del almidón modificado con ácido esteárico.
Effect of storage time, plasticizer formulation and extrusion parameters on the performance of thermoplastic starch films. Studies on the effect of storage time and plasticizers on the structural variations in thermoplastic starch.
