Impacte ambiental de la valorització d’un residu industrial aviari per a l’obtenció de materials compòsits

Abstract

(English) Chicken meat production has increased in recent years and is expected to continue growing, which also increases the generation of waste from the poultry industry. Chicken feathers (PlP) are one of these wastes and solutions are being sought to valorise them. One option is its use in composite materials made with polylactic acid (PLA) with the aim of obtaining a biodegradable plastic material with a low environmental impact. In this thesis, a study of the properties and environmental impacts of this composite material has been performed. For the manufacture of this material, first of all, it is necessary to stabilize the PlPs that leave the slaughterhouse, then they are crushed and finally mixed with the melted PLA to form plates of composite material. In relation to the properties, the tensile mechanical properties, the dimensional stability in water absorption, the density and the compatibility between fiber and matrix have been analysed using FTIR and SEM spectroscopy. The results indicate that the addition of PlP to PLA has little effect on the Young's modulus despite reducing the tensile strength and elongation at break. Spectroscopic analysis shows a weak interaction between fiber and matrix, suggesting that PlPs are a good filler material, but they cannot be considered as a reinforcing material. As for the environmental impacts, they have been studied using the life cycle analysis (LCA) methodology. Firstly, two different processes of stabilization of PlP have been compared, one treatment with steam and another with cationic surfactant. The results allow us to see that stabilization with steam has a smaller impact on the categories studied. Feathers stabilized are crushed and melted together with PLA to form a sheet of material. The results show that the use of PlP in composite materials with PLA can reduce the impact of the material, with the production of PLA contributing the most to the impact, and that the input to the system with the most impacts is the consumption of electricity Although the thesis studies the impact of the material without taking into account the process of raising the chicken, its influence on the impact of the material has been studied, reaching the conclusion that it is not significant.

(Català) La producció de carn de pollastre ha augmentat en els últims anys i es preveu que ho segueixi fent, això fa que també augmenti la generació de residus derivats de la indústria aviar. Les plomes de pollastre (PlP) són uns d'aquests residus i es busquen solucions per tal de valoritzar-les. Una opció és la seva utilització en materials compòsits fets amb poliàcid làctic (PLA) amb l'objectiu d'obtenir un material plàstic biodegradable amb un baix impacte ambiental. En aquesta tesi s'ha fet un estudi de les propietats i dels impactes ambientals d'aquest material compòsit. Per a la seva fabricació, en primer lloc, cal estabilitzar les PlP que surten de l'escorxador, després es trituren i finalment es mesclen amb el PLA fos per conformar plaques de material compòsit. En relació amb les propietats s'han analitzat les propietats mecàniques de tracció, l'estabilitat en l'absorció d'aigua, la densitat i la compatibilitat entre fibra i matriu mitjançant espectroscòpia FTIR i SEM. Els resultats apunten que l'addició de PlP al PLA té pocs efectes sobre el mòdul de Young tot i reduir la resistència a la tracció i l'allargament a la ruptura. L'anàlisi espectroscòpica mostra una interacció feble entre fibra i matriu, suggerint que les PlP són un bon material de càrrega, però no es poden considerar un material de reforç. Pel que fa als impactes ambientals s'han estudiat mitjançant la metodologia de l'anàlisi de cicle de vida (ACV). En primer lloc, s'han comparat dos processos diferents d'estabilització de les PlP, un tractament amb vapor i un altre amb tensioactiu catiònic. Els resultats permeten veure que l'estabilització amb vapor té un impacte menor en les categories estudiades. Les plomes estabilitzades són triturades i foses juntament amb el PLA per conformar una placa de material. Els resultats mostren que l'ús de PlP en materials compòsits amb PLA pot reduir l'impacte del material, sent la producció del PLA la que contribueix més a l'impacte, i que l'entrada al sistema amb més impactes és el consum d'electricitat. Tot i que la tesi estudia l'impacte del material sense tenir en compte el procés de criança del pollastre, s'ha estudiat la seva influència en l'impacte del material arribant a la conclusió que no és significativa.

(Español) La producción de carne de pollo ha aumentado en los últimos años y se prevé que lo siga haciendo, lo que provoca que también aumente la generación de residuos derivados de la industria aviar. Las plumas de pollo (PlP) son unos de estos residuos y se buscan soluciones para su valorización. Una opción es su utilización en materiales compuestos de poliácido láctico (PLA) con el objetivo de obtener un material plástico biodegradable con un bajo impacto ambiental. En esta tesis se ha realizado un estudio de las propiedades y de los impactos ambientales de este material compuesto. Para su fabricación, en primer lugar, es necesario estabilizar las PlP que salen del matadero, después se trituran y finalmente se mezclan con el PLA fundido para conformar placas de material compuesto. En relación a las propiedades del material se han analizado las propiedades mecánicas de tracción, la estabilidad en la absorción de agua, la densidad y la compatibilidad entre fibra y matriz mediante espectroscopia FTIR y SEM. Los resultados apuntan a que la adición de PlP al PLA tiene pocos efectos sobre el módulo de Young a pesar de reducir la resistencia a la tracción y el alargamiento a la ruptura. El análisis espectroscópico muestra una débil interacción entre fibra y matriz, sugiriendo que las PlP son un buen material de carga, pero no pueden ser consideradas un material de refuerzo. Por lo que respecta a los impactos ambientales se han estudiado mediante la metodología del análisis de ciclo de vida (ACV). En primer lugar, se han comparado dos procesos distintos de estabilización de las PlP, un tratamiento con vapor y otro con tensioactivo catiónico. Los resultados permiten ver que la estabilización con vapor tiene un menor impacto en las categorías estudiadas. Las plumas estabilizadas son trituradas y fundidas junto con el PLA para conformar una placa de material. Los resultados muestran que el uso de PlP en materiales compuestos con PLA puede reducir el impacto del material, siendo la producción del PLA la que contribuye más al impacto, y que la entrada en el sistema con más impactos es el consumo de electricidad. Aunque la tesis estudia el impacto del material sin tener en cuenta el proceso de crianza del pollo, se ha estudiado su influencia en el impacto del material llegando a la conclusión de que no es significativa.