[ES] En la última década se ha producido un cambio relevante en nuestra sociedad, centrado en la mayor sensibilidad por el medio ambiente. Aspectos como el reciclado, revalorización, biodegradación, etc. están adquiriendo gran relevancia. Esta situación es más acentuada en el ámbito de los polímeros y de los materiales compuestos en tanto en cuanto la mayoría presentan un origen petroquímico y no ofrecen, por lo general, biodegradación, dando lugar al problema de acumulación de residuos plásticos con los problemas medioambientales que ello conlleva. Por ello, en los últimos años se están desarrollando numerosas investigaciones que abordan el impacto medioambiental de los materiales poliméricos y/o compuestos desde diferentes puntos de vista. Uno de los puntos de vista es el origen; así pues, cada vez son más los polímeros procedentes de recursos renovables que contribuyen a reducir la huella de carbono y ralentizar el agotamiento del petróleo. Entre estos materiales destaca el empleo creciente de ácido poli(láctico) - PLA, polímeros obtenidos por fermentación bacteriana como los poli(hidroxialcanoatos) - PHAs, polímeros de polisacáridos (almidón, celulosa, quitina, etc.), y polímeros derivados de estructuras proteicas (gluten, proteína de soja, caseína, colágeno, etc.). Otro planteamiento es el que considera la eficiencia medioambiental al final del ciclo de vida a través del desarrollo de plásticos y compuestos biodegradables (desintegrables en condiciones de compost). Entre ellos, destacan los poli(ésteres) que si bien se obtienen como derivados del petróleo, presentan total biodegradabilidad, evitando, en gran medida, la acumulación de residuos plásticos. Entre estos poli(ésteres) destacan la poli(¿-caprolactona) - PCL, poli(butilén succinato) - PBS, poli(butilén adipato-co-tereftalato) - PBAT, entre otros. Considerando este marco, esta tesis pretende desarrollar nuevos materiales compuestos derivados de un poli(éster) alifático, el poli(butilén succinato) - PBS que, si bien actualmente se obtiene como derivado petroquímico, es posible que en un tiempo razonable pase a sintetizarse a partir de ácido succínico de origen renovable. Se trata de un plástico flexible con un coste elevado. Es por ello que se plantea el empleo de rellenos de refuerzo derivados de la cáscara de almendra con el fin de reducir los costes globales del uso de este material y, al mismo tiempo, mejorar las propiedades. Dada la naturaleza altamente hidrofílica de la cáscara de almendra en forma de polvo y, por otro lado, la fuerte hidrofobicidad del PBS, se realiza un primer planteamiento considerando diferentes familias de agentes compatibilizantes que abarcan los monómeros acrílicos, los derivados maleinizados (anhídridos alquenil succínicos de origen petroquímico y aceites vegetales modificados) y los derivados epoxidados, fundamentalmente obtenidos a partir de aceites vegetales. En este primer bloque se trabaja con una cantidad constante de harina de cáscara de almendra (ASF) y se evalúa la efectividad de cada familia de compatibilizantes en general y de cada compuesto, en particular. Una vez seleccionado el/los compatibilizantes más adecuados para mejorar la interacción en la entrecara polímero-carga lignocelulósica, se procede a profundizar en el estudio de la cantidad óptima de agente compatibilizante en la mejora de las propiedades de los compuestos PBS-ASF a través del seguimiento de las propiedades mecánicas, térmicas, morfológicas, termomecánicas, entre otras. Con ello, es posible definir la ratio carga celulósica:compatibilizante que conduce a un mayor equilibrio de propiedades en los compuestos PBS-ASF desarrollados. Finalmente, con el objetivo de disponer de una amplia gama de materiales con propiedades adaptables a las necesidades en el ámbito de la ingeniería, se lleva a cabo un estudio del efecto del contenido en carga lignocelulósica en las propiedades finales de los c / [CA] En l'última dècada s'ha produït un canvi rellevant en la nostra societat, centrat en la major sensibilitat pel medi ambient. Aspectes com ara el reciclatge, la revalorització, la biodegradació, etc. Van adquirint progressivament major rellevància. Aquesta situació és més accentuada en l'àmbit dels polímers i materials compostos ja que la majoria presenten un origen petroquímic i no ofereixen, de forma general, biodegradació, donant lloc al problema de l'acumulació de residus plàstics amb tota la problemàtica mediambiental que açò comporta. Per això, en els últims anys estan desenvolupant-se nombroses investigacions que aborden l'impacte mediambiental dels materials polimèrics i/o compostos des de diferents punts de vista. Un d'aquests punts de vista és l'origen; això doncs, cada vegada són més els polímers procedents de recursos renovables que contribueixen a reduir la empremta de carboni i desacceleren l'esgotament del petroli. D'entre aquests materials, destaca l'ús creixent de l'àcid poli(làctic) - PLA, polímers obtinguts per fermentació bacteriana com els poli(hidroxialcanoats) - PHAs, polímers de polisacàrids (midó, cel·lulosa, quitina, etc.) i polímers derivats d'estructures proteiques (gluten, proteïna de soja, caseïna, col·lagen, etc.). Un altre plantejament és el que considera l'eficiència mediambiental al final del cicle de vida a través del desenvolupament de plàstics i compostos biodegradables (desintegrables en condicions de compost). D'entre aquests, destaquen els poli(èsters) que si bé s'obtenen com a derivats del petroli, presenten total biodegradabilitat, i això contribueix a evitar, en gran mesura, l'acumulació de residus plàstics. Entre aquests poli(èsters) destaca la poli(¿-caprolactona) - PCL, el poli(butil·lé succinat) - PBS, el poli(butil·lé adipat-co-tereftalat) - PBAT, entre d'altres. Considerant aquest marc, aquesta tesi pretén desenvolupar nous materials compostos derivats d'un poli(èster) alifàtic, el poli(butil·lé succinat) - PBS que, si bé actualment s'obté com a derivat petroquímic, és possible que en un temps raonable passe a obtenir-se a partir de l'àcid succínic d'origen renovable. Es tracta d'un plàstic flexible amb un cost elevat. Per això es planteja la utilització de reforços derivats de la corfa de ametla amb la finalitat de reduir els costos globals d'ús d'aquest material i, al mateix temps, millorar les propietats. Donada la naturalesa altament hidrofòbica de la corfa de ametlla en forma de pols i, per altre costat, de la forta hidrofobicidad del PBS, es realitza un primer plantejament considerant diferents famílies d'agents compatibilitzants com ara els monòmers acrílics, els derivats maleinitzats (anhídrids alquenil-succínics d'origen petroquímic i olis vegetals modificats) així com els derivats epoxidats, fonamentalment obtinguts a partir d'olis vegetals modificats. En aquest primer bloc es treballa amb una quantitat constant de farina de corfa de ametlla (ASF) i s'avalua l'efectivitat de cada família de compatibilitzants en general i de cada compost, en particular. Una vegada seleccionat el/els compatibilitzants més adequats per a millorar la interacció en l'entrecara polímer-càrrega lignocel·lulòsica, es procedeix a aprofundir en l'estudi de la quantitat òptima d'agent compatibilitzant en la millora de les propietats dels compostos PBS-ASF a través del seguiment de les propietats mecàniques, tèrmiques, morfològiques, termomecàniques, entre d'altres. Amb això, és possible definir la ràtio càrrega cel·lulòsica:compatibilitzant que condueix a un major equilibri de propietats en els compostos PBS-ASF desenvolupats. Finalment, amb la intenció de disposar d'una àmplia gama de materials amb propietats adaptables a les necessitats en l'àmbit de l'enginyeria, es duu a terme un estudi de l'efecte del contingut de càrrega lignocel·lulòsica en les propietats finals del composts. / [EN] In the last decade, a remarkable change in our society, focused on increased environmental sensitiveness, has been detected. Topics such as recycling, upgrading, biodegradation, and so on are acquiring great relevance. This situation is much more pronounced in the field of polymers and composite materials since most of them are petroleum-derived materials and do not provide, in general, biodegradation, thus leading to waste accumulation with the subsequent environmental problems. For these reasons, research is being developed to overcome or minimize the environmental impact of conventional polymers and composite materials. This research is being conducted from several points of view. Ono of these points of views is the origein; thus, today it is possible to find a wide variety of polymers and composites from renewable resources which positively contribute to reduce to carbon footprint as well to delay the petroleum depletion process. Among these materials, it is worthy to note the increasing use of poly(lactic acid) - PLA, bacterial polymers such as poly(hydroxyalkanoates) - PHAs, polymers from polysaccharides (starch, cellulose, quitin, and so on), and protein-derived polymers (gluten, soy protein, casein, collagen, and so on). Another standpoint is that which considers the environmental efficiency at the end-of-life by developing biodegradable polymers and composite materials (disintegrable in controlled compost). Among others, it is important to highlight the increasing use of some poly(esters) that, although they are petroleum-derived polymers, they offer fully biodegradation, thus contributing to avoid waste accumulation. These poly(esters) include poly(¿-caprolactone) - PCL, poly(butylene succinate) - PBS, poly(butylene adipate-co-terephthalate) - PBAT, among others. Within this context, this doctoral thesis intends to develop new composite materials derived from an aliphatic poly(ester), namely poly(butylene succinate) - PBS that currently is being obtained from petroleum resources but it is possible to synthesize it following a renewable resource by using bio-derived acid succinic. PBS is an expensive and flexible polymer. For these reasons, the aim of this research work is to reinforce PBS by using a worldwide available waste, namely almond shell which can contribute to reduce the oveall cost and, in addition, to improve some mechanical properties. Given the highly hydrophilic nature of the almond shell flour and the extremely high hydrophobic nature of PBS, the first approach considers to potential effectiveness of several compatibilizers families which include acylic monomers, maleinized derivatives (alkenyl succinic anhydrides and modified vegetable oils) and epoxidized derivatives, mainly obtained from vegetable oils. In this section, the amount of almond shell flour (ASF) remains constant and the effectiveness of each family, in general, and each compatibilizers, in particular, is studied. Once the optimum compatibilizers/s to improve interactions among polymer-lignocellulose filler interface are selected, an in depth study of the optimum loading of compatibilizer agent is carried out to obtaine good-balanced properties on PBS-ASF composites by following the evolution of mechanical, thermal, morphological, thermomechanical properties, among others. This way, it is possible to define the optimum cellulosic filler to compatibilizer ratio that could givethe best balanced properties on PBS-ASF composites. Finally, with the aim of obtaining a wide range of materials with tailored properties that could fit in several engineering applications, the effect of the lignocellulosic filler content is studied on PBS-ASF composites. / Limiñana Gregori, P. (2018). Desarrollo, optimización y modelización de compuestos de alto rendimiento medioambiental derivados de poli (butilén succinato) - PBS y residuos de cáscara de almendra [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/115935 / TESIS

Tesis por compendio / [ES] Esta tesis doctoral tuvo como objetivo principal el estudio, desarrollo y caracterización de nuevos materiales poliméricos mediante el uso de diferentes matrices poliméricas de origen natural y biodegradables, así como también de aditivos naturales y residuos agroindustriales, todo ello con la finalidad de obtener biopolímeros útiles en el sector envase y embalaje. Una de las matrices seleccionadas para su uso fue el bio-poli(etileno) de alta densidad (bio-HDPE). El bio-HDPE es un material que se puede obtener a partir de fuentes naturales renovables. Sin embargo, no es susceptible de biodegradación, es por ello que se planteó la adición de cargas y aditivos naturales a la matriz polimérica, con la finalidad de obtener nuevos materiales en los que el uso de estas cargas permita una disminución de la cantidad de matriz polimérica necesaria, además de la posibilidad de proporcionarle al polímero nuevas características y propiedades gracias a los principios activos (fenoles, flavonoides, etc.) que poseen en su estructura. Las cargas utilizadas fueron por un lado harina de piel de caqui (PPF) y, por otro, lignina Kraft (KL). Teniendo en consideración la baja compatibilidad que existe entre la matriz polimérica y las cargas naturales debido básicamente a su inherente hidrofobicidad e hidrofilicidad, respectivamente, se propuso el uso de diferentes técnicas de compatibilización. Adicionalmente, teniendo en consideración que las cargas de origen natural tienen diferentes principios activos en su estructura, algunos de ellos con capacidad antioxidante se analizó su efecto en las propiedades térmicas de las muestras con (PPF). El estudio continuó con la utilización de poli(ésteres) como el poli(ácido láctico) (PLA) y poli(butilén succinato) (PBS). En el caso del PLA se buscó mejorar la fragilidad propia del material mediante la adición de un oligómero de ácido láctico (OLA) como agente plastificante y se obtuvo que a mayor cantidad de plastificante la ductilidad del PLA incrementaba. Adicionalmente, con el fin de enfocar el material al uso en el sector de envase y embalaje, se buscó mejorar sus propiedades barrera mediante la incorporación de nanomateriales, concretamente nanotubos de haloisita (HNTs). En el caso del PBS, si bien es un material biodegradable, su obtención aún depende de fuentes petroquímicas total o parcialmente, además que su producción implica un alto costo, por tanto, es importante la búsqueda de alternativas que permitan combinarlo con recursos naturales, para lograr un material menos costoso y más respetuoso con el medio ambiente. Es por ello que se consideró el uso de harina de cáscara de pistacho (SPF) como carga natural. Una última fase de la tesis consistió en el aprovechamiento de los residuos agroindustriales, mediante la extracción de algunos de sus biopolímeros, entre ellos proteínas, lignina y nanocristales de celulosa (CNC), los cuales luego fueron combinados, con la finalidad de obtener películas para su posible uso en el sector envase y embalaje. La lignina y los CNC fueron obtenidos a partir de las piñas de pino y utilizados como materiales de refuerzo para la matriz de proteína procedente del haba. La incorporación de dichos compuestos en la película de proteína dio lugar a un incremento en las propiedades mecánicas en términos de módulo de Young y resistencia a la tracción, además tuvo repercusión en las propiedades barrera, reduciendo la permeabilidad al vapor de agua y al oxígeno. En las muestras con CNC se observó un incremento en la hidrofobicidad de las películas obtenidas, relacionado también con la disminución en el contenido de humedad y la solubilidad reportados. Por tanto, de manera general se puede decir que con el trabajo desarrollado se pudieron obtener materiales biopoliméricos con características prometedoras para su aplicación en el sector envase y embalaje, planteando con ello opciones al uso de materiales poliméricos derivados del petróleo. / [CAT] Aquesta tesi doctoral va tindre com a objectiu principal l'estudi, desenvolupament i caracterització de nous materials polimèrics mitjançant l'ús de diferents matrius polimèriques d'origen natural i biodegradables, així com també d'additius naturals i residus agroindustrials, tot això amb la finalitat d'obtindre biopolímers útils en el sector envase i embalatge. Una de les matrius seleccionades per al seu ús va ser el bio-poli(etilé) d'alta densitat (bio-HDPE). El bio-HDPE és un material que es pot obtindre a partir de fonts naturals renovables. No obstant això, no és susceptible de biodegradació, és per això que es va plantejar l'addició de càrregues i additius naturals a la matriu polimèrica, a més de la possibilitat de proporcionar-li al polímer noves característiques i propietats gràcies als principis actius (fenols, flavonoides, etc.) que posseeixen en la seua estructura. Les càrregues utilitzades van ser d'una banda farina de pell de caqui (PPF) i, per un altre, lignina Kraft (KL). Tenint en consideració la baixa compatibilitat que existeix entre la matriu polimèrica i les càrregues naturals degut bàsicament a la seua inherent hidrofobicitat i hidrofilicitat, respectivament, es va proposar l'ús de diferents tècniques de compatibilització. Addicionalment, tenint en consideració que les càrregues d'origen natural tenen diferents principis actius en la seua estructura, alguns d'ells amb capacitat antioxidant, es va analitzar el seu efecte en les propietats tèrmiques de les mostres mostres amb (PPF). L'estudi va continuar amb la utilització de polièsters com el poli(àcid làctic) (PLA) i poli(butilén succinat) (PBS). En el cas del PLA es va buscar millorar la fragilitat pròpia del material mitjançant l'addició d'un oligòmer d'àcid làctic (ONA) com a agent plastificant i es va obtindre que a major quantitat de plastificant la ductilitat del PLA incrementava. Addicionalment, amb la fi que enfocar el material a l'ús en el sector d'envàs i embalatge, es va buscar millorar les seues propietats barrera mitjançant la incorporació de nanomaterials, concretament nanotubs d'haloisita (HNTs). En el cas del PBS, si bé és un material biodegradable, la seua obtenció encara depén de fonts petroquímiques totalment o parcialment, a més que la seua producció implica un alt cost, per tant, és important la cerca d'alternatives que permeten combinar-lo amb recursos naturals, per a aconseguir un material menys costós i més respectuós amb el medi ambient. És per això que es va considerar l'ús de farina de corfa de pistatxo (SPF) com a càrrega natural. Una última fase de la tesi va consistir en l'aprofitament dels residus agroindustrials, mitjançant l'extracció d'alguns dels seus biopolímers, entre ells proteïnes, lignina i nanocristals de cel·lulosa (CNC), els quals després van ser combinats, amb la finalitat d'obtindre pel·lícules per al seu possible ús en el sector envase i embalatge. La lignina i els CNC van ser obtinguts a partir de les pinyes de pi i utilitzats com a materials de reforç per a la matriu de proteïna procedent de la fava. La incorporació d'aquests compostos en la pel·lícula de proteïna va donar lloc a un increment en les propietats mecàniques en termes de mòdul de Young i resistència a la tracció, a més va tindre repercussió en les propietats barrera, reduint la permeabilitat al vapor d'aigua i a l'oxigen. En les mostres amb CNC es va observar un increment en la hidrofobicitat de les pel·lícules obtingudes, relacionat també amb la disminució en el contingut d'humitat i la solubilitat reportats. Per tant, de manera general es pot dir que amb el treball desenvolupat es van poder obtindre materials biopolimerics amb característiques prometedores per a la seua aplicació en el sector envase i embalatge, plantejant amb això opcions a l'ús de materials polimèrics derivats del petroli. / [EN] The main objective of this doctoral thesis was the study, development, and characterization of new polymeric materials using different polymeric matrices of natural origin and biodegradables, as well as natural additives and agro-industrial wastes, all with the aim of obtaining biopolymers useful in the packaging sector. One of the matrices selected for use was high-density bio-poly(ethylene) (bio-HDPE). Bio-HDPE is a material that can be obtained from natural renewable sources. However, it is not susceptible to biodegradation, which is why the addition of fillers and natural additives to the polymeric matrix was proposed. All of this with the purpose of obtaining new materials in which the use of these fillers allows a decrease in the amount of polymeric matrix required. In addition to the possibility of providing the polymer with new characteristics and properties thanks to the active principles (phenols, flavonoids, etc.) contained in its structure. The fillers used were persimmon peel flour (PPF) and Kraft lignin (KL). Considering the low compatibility between the polymeric matrix and the natural fillers, basically due to their inherent hydrophobicity and hydrophilicity, respectively, the use of different compatibilization techniques was proposed. In addition, taking into consideration that the fillers of natural origin have different active principles in their structure, some of them with antioxidant capacity, their effect on the thermal properties of the samples with (PPF) was analyzed. The study continued with the use of polyesters such as poly(lactic acid) (PLA) and poly(butylene succinate) (PBS). In the case of PLA, the aim was to improve the fragility of the material by adding a lactic acid oligomer (OLA) as a plasticizing agent. It was found that the greater the amount of plasticizer, the higher the ductility of PLA. Additionally, in order to focus the material for use in the packaging sector, it was sought to improve its barrier properties by incorporating nanomaterials, specifically halloysite nanotubes (HNTs). In the case of PBS, although it is a biodegradable material, its obtention still depends totally or partially on petrochemical sources, and its production implies a high cost; therefore, it is crucial to look for alternatives that allow combining it with natural resources, in order to achieve a less expensive and more environmentally friendly material. For this reason, pistachio shell flour (SPF) was considered as a natural filler. A final phase of the thesis consisted of using natural resources and agro-industrial wastes by extracting some of their biopolymers, including proteins, lignin, and cellulose nanocrystals (CNC), which were then combined in order to obtain films for possible use in the packaging sector. Lignin and CNCs were obtained from pine cones and used as reinforcing materials for the protein matrix obtained from faba beans. Incorporating these compounds in the protein film resulted increased mechanical properties in terms of Young's modulus and tensile strength, and also impacted on the barrier properties, reducing the permeability to water vapor and oxygen. In the CNC samples, an increase in the film's hydrophobicity was observed, which is also related to the decrease in moisture content and solubility reported. Therefore, in general, it is possible to say that with the work developed, it was possible to obtain biopolymeric materials with promising characteristics for their application in the packaging sector, thus offering options for the use of petroleum-derived polymeric materials. / This research is a part of the grant PID2020-116496RB-C22 funded by MICINN/AEI/10.13039/501100011033, and the projects AICO/2021/025 and CIGE/2021/094 funded by Generalitat Valenciana-GVA. Funding for open access charge: Universitat Politècnica de València. The authors want to thank the Spanish Ministry of Science and Innovation, gthe Ministry of Science and Innovation (MICINN) [MAT2017-84909-C2-2-R]. for funding this research. S. Rojas-Lema is a recipient of a Santiago Grisolia grant from Generalitat Valenciana (GVA) (GRISOLIAP/2019/132). / Rojas Lema, SP. (2022). Desarrollo y optimización de nuevas formulaciones de biopolímeros con principios activos para aplicaciones en el sector envase-embalaje [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/191458 / Compendio