Preparazione e caratterizzazione di composti polimerici a base di acido polilattico(PLA) e biochar

In recent years, the need to develop eco-sustainable materials has led to the search for alternatives to traditional petroleum-derived polymers. In this context, polylactic acid (PLA) represents a promising solution due to its biodegradability. However, optimizing its properties requires the integration of additives that enhance its performance. This thesis focuses on the preparation and characterization of PLA-based composites with biochar, a carbonaceous material obtained from the pyrolysis of residual biomass, with the aim of improving its properties. Biochar derived from olive waste and end-of-life tires, as well as a mixture of both, was used to evaluate their different influences on the polymer matrix. The composites were prepared using three mixing techniques: magnetic stirring, ultrasound, and melt mixing. Each method was analyzed to determine which provided the best biochar dispersion in PLA and consequently improved the material’s properties. Characterization was carried out using various techniques, including FT-IR and Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM and FESEM), X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), and electrical and mechanical measurements. The results show that the addition of biochar affects the crystallinity of PLA, enhancing some of its structural and functional properties. This research confirms the potential of biochar as a sustainable filler for polymeric materials, opening new perspectives for the use of industrial waste in the production of innovative and eco-friendly materials.

Negli ultimi anni, la necessità di sviluppare materiali ecosostenibili ha portato alla ricerca di alternative ai polimeri tradizionali derivati dal petrolio. In questo contesto, l'acido polilattico (PLA) rappresenta una soluzione promettente grazie alla sua biodegradabilità. Tuttavia, l'ottimizzazione delle sue caratteristiche richiede l'integrazione di additivi che ne migliorino le prestazioni. Questa tesi si focalizza sulla preparazione e caratterizzazione di compositi a base di PLA e biochar, un materiale carbonioso ottenuto dalla pirolisi di biomasse residuali, con l'obiettivo di incrementarne le proprietà- Sono stati utilizzati biochar derivanti da scarti di ulivo e pneumatici esausti, oltre a una miscela di entrambi, per valutare le loro differenti influenze sulla matrice polimerica. La preparazione dei compositi è stata effettuata mediante tre tecniche di miscelazione: agitazione magnetica (stirring), ultrasuoni e miscelazione dal fuso (melt mixing). Ogni metodo è stato analizzato per determinare quale garantisse la migliore dispersione del biochar nel PLA e il conseguente miglioramento delle proprietà del materiale risultante. Le caratterizzazioni sono state condotte attraverso diverse tecniche, tra cui spettroscopia FT-IR e Raman, microscopia elettronica a scansione (SEM e FESEM), diffrattometria a raggi X (XRD), calorimetria differenziale a scansione (DSC) e misure elettriche e meccaniche. I risultati mostrano che l’aggiunta di biochar influisce sulla cristallinità del PLA, migliorando alcune delle sue proprietà strutturali e funzionali. Questa ricerca conferma il potenziale del biochar come filler sostenibile per materiali polimerici, aprendo nuove prospettive per l’impiego di rifiuti industriali nella produzione di materiali innovativi ed ecosostenibili.