Tesi doctoral en el grup CELBIOTECH-Enginyeria Paperera: “Ionic liquid-Assisted the preparation of transparent cellulosic biocomposite films”

El passat 14 de desembre de 2023, Elahe Amini va defensar la seva tesi doctoral a l’Escola Superior d’Enginyeries Industrial, Aeroespacial i Audiovisual de Terrassa (ESEIAAT) de la Universitat Politècnica de Catalunya_BarcelonaTech. Aquesta tesi ha estat dirigida per les doctores M. Blanca Roncero i Cristina Valls en el marc del Programa de Doctorat en Enginyeria Tèxtil i Paperera. El treball reflectit a la tesi va ser realitzat en els laboratoris del grup de recerca en Enginyeria Paperera (CELBIOTECH) del Departament d’Enginyeria Gràfica i de Disseny, i ha estat finançat gràcies a diferents projectes de recerca del Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats.

El treball d’Elahe Amini s’ha centrat en abordar un nou enfoc per desenvolupar films de cel·lulosa amb elevades propietats barrera. El material de partida ha estat un paper fet a partir de línters de cotó el qual ha estat dissolt amb un líquid iònic.  El líquid iònic actua com a agent intel·ligent de nanosoldadura per acoblar estructures de cel·lulosa nanomètrica. S’han obtingut diferents tipus de bionanocompòsits  combinant la cel·lulosa regenerada amb àcid polilàctid, policaprolactona i nanopartícules d’òxid de zinc,  o amb nanopartícules de lignina com agents de reforç.

La tesi s’inicia amb una extensa revisió sobre els diferents líquids iònics i els seu enorme potencial en diferents aplicacions, entre elles la dissolució de la biomassa lignocel·lulòsica. Seguidament, s’aplica el líquid iònic acetat d'1-etil-3-metilimidazol ([Emim]OAc)  amb els polímers hidrofòbics PCL (policaprolactona) i PLA (àcid polilàctic) mitjançant la presència de nanopartícules d'òxid de zinc. L'[Emim]OAc i les nanopartícules d'òxid de zinc s’utilitzen per catalitzar la polimerització per obertura d'anell de L-làctid i ε-caprolactona a la matriu de cel·lulosa en condicions suaus. S’avalua la funció de cada component dels films obtinguts amb la finalitat d’optimitzar les propietats barrera d’aquests (a l'aigua i a l'oxigen), la seva resistència mecànica i la seva capacitat de bloqueig dels raigs UV. A més, es millora tant l'activitat antioxidant com les propietats òptiques dels films.

En l´última part de la tesi el líquid iònic [Emim]OAc s’utilitza per sintetitzar in situ nanopartícules de lignina (LNP) mitjançant un mètode de sonicació, cosa que en permet una distribució uniforme sense necessitat d'agents reductors o estabilitzadors addicionals. Aquests bionanocompòsits es produeixen utilitzant un procés de dissolució parcial de cel·lulosa que atrapa les LNP sintetitzades. S’investiga l'efecte de la quantitat de LNP en la resistència mecànica, en les activitats antioxidants i antimicrobianes, així com en les propietats barrera al vapor d'aigua, oxigen i raigs UV dels films obtinguts.

L’ interès en els nous biomaterials basats en cel·lulosa ha augmentat enormement en els darrers anys. Aquests es presenten en diverses formes i presenten potencials aplicacions en diferents sectors gràcies a l’abundància i versatilitat de la cel·lulosa com a biopolímer. A més, presenten l’avantatge de ser biodegradables el que els fa ser respectuosos amb el medi ambient.