Valorización de ligninas técnicas en matrices de PELBD: desarrollo de materiales funcionales para aplicaciones agrícolas e industriales

Abstract

En el contexto actual de creciente conciencia ambiental y necesidad de reducir el uso de materiales derivados del petróleo, se ha intensificado la búsqueda de polímeros más sostenibles y respetuosos con el entorno. En este marco, la lignina —un subproducto abundante y renovable de la industria papelera— ha despertado un interés creciente como aditivo funcional para matrices poliméricas, especialmente en mezclas con poliolefinas como el polietileno lineal de baja densidad (PELBD). El aprovechamiento de ligninas técnicas no solo permitiría reducir el impacto ambiental de los plásticos convencionales, sino también valorizar residuos industriales de bajo costo, favoreciendo el desarrollo de materiales más circulares. En esta tesis se estudia la incorporación de distintas ligninas técnicas, tanto sin modificar como funcionalizadas por esterificación, en formulaciones con PELBD orientadas a dos tipos de aplicaciones: moldeo por inyección y películas agrícolas flexibles. A lo largo del trabajo se analizan tanto las propiedades fundamentales de las ligninas empleadas como el comportamiento térmico, mecánico y estructural de los materiales compuestos obtenidos. Asimismo, se exploran estrategias adicionales como la adición de cargas inorgánicas (cenizas de cascarilla de arroz) y nanocargas (nanoarcillas), así como tratamientos por radiación ionizante, con el fin de mejorar las prestaciones funcionales de los materiales desarrollados.

In the current context of growing environmental awareness and the need to reduce the use of petroleum-based materials, the search for more sustainable and environmentally friendly polymers has intensified. Within this framework, lignin—an abundant and renewable by-product of the pulp and paper industry—has attracted increasing attention as a functional additive for polymer matrices, particularly in blends with linear low-density polyethylene (LLDPE). The utilization of technical lignins not only offers the possibility of reducing the environmental impact of conventional plastics but also enables the valorization of low-cost industrial residues, contributing to the development of more circular materials. This thesis investigates the incorporation of different technical lignins, both unmodified and chemically functionalized through esterification, into LLDPE formulations intended for two application fields: injection-molded products and flexible agricultural films. Throughout the study, the fundamental properties of the selected lignins are examined, together with the thermal, mechanical, and structural behavior of the resulting composite materials. In addition, complementary strategies are explored to enhance material performance, including the incorporation of inorganic fillers derived from rice husk ash and nanofillers based on nanoclays, as well as treatments using ionizing radiation. These approaches are evaluated with the aim of improving the functional characteristics of the developed materials and expanding their potential applications in more sustainable polymeric systems.