- El aprovechamiento de materia orgánica derivada del cultivo de mango Petacón en la extracción de almidón de las cáscaras para la elaboración de un biopolímero para la fabricación de popotes biodegradables es una propuesta factible y viable a realizar para disminuir el volumen de residuos orgánicos que se desechan como basura y generan desprendimiento de gases invernadero.
- La elaboración de un biopolímero permite la innovación tecnológica ambiental dado que los popotes elaborados con almidón de cáscara de mango tardan en degradarse en promedio 10 a 15 días en comparación con un polímero sintético que tarda entre 100 y 150 años en incorporarse al ambiente.
- La adición de CMC, ácido cítrico, ácido acético y glicerina a la mezcla cumple con las funciones de proveer rigidez y dureza, propiedades antioxidantes, producir un termoplástico (biopoliester), además de dar una consistencia plastificante.
- El cambio en la morfología de las láminas y muestras de biopolímero está determinada por factores físicos como la humedad, el contacto con la luz solar, la temperatura ambiental, esta fotodegradación modifica estructuralmente la composición del almidón y por ello la acción de microorganismos presenten en el sustrato, en este caso de hongos unicelulares, permite afirmar que este biopolímero es completamente amigable con el ambiente y es incorporado dentro del ciclo de carbono, por lo tanto, el impacto ocasionado por plásticos o polímeros sintéticos podría disminuirse por la incorporación gradual al comercio de popotes elaborados con este biopolímero.
- La mayor degradación se presenta en la muestra con 6.4% de almidón de cáscara de mango y 200 g de cáscara triturada.
miércoles, 2 de noviembre de 2016
Conclusiones, recomendaciones y futuras líneas de investigación
Resultados y Analisis
Prueba de degradación mecánica.
En cuanto a los procesos de degradación
mecánica las láminas se expusieron al sol y se observó que la prueba 4 tuvo una reducción mayor en comparación del resto de las pruebas, su
tamaño se redujo 1.4 cm, en cuanto su peso disminuyó un 17.5%. La adición de
Carboximetilcelulosa (CMC) que contiene
le otorgó la dureza al biopolímero de mango, es por ello que esa mezcla fue la que se selección para la elaboración de
los popotes, las propiedades organolépticas derivadas de esta adición fueron
mayor grosor, flexibilidad, dureza y textura menos rugosa. Siendo esta lámina la que en condiciones de
almacenamiento en el hogar no se oxidó ya que se agregó ácido cítrico.
Durante los 20 días a los cuales se
expusieron las pruebas al ambiente, se observó que la humedad presente en el
ambiente (80% de humedad relativa para los meses de Agosto y Septiembre)
ocasionaba que las láminas absorbieran el agua tanto de esa humedad como de los
días que llovió, siendo el biopolímero un material hidrofílico las primeras
pruebas mostraron que se desintegraban con facilidad (en menos de 10 días), lo
que condujo a aumentar la concentración de almidón y glicerina, es importante
señalar que aun cuando el almidón es una sustancia que se disuelve en agua,
éste es insoluble en agua fría (Ruiz, Montoya y Paniagua, 2009).
Prueba de degradación biológica
Esa capacidad de absorción de agua es
fundamental para el proceso de biodegradación, al aumentar esta propiedad los
microorganismos presentes en la tierra son capaces de metabolizar y convertir
el biopolímero en fragmentos de menor tamaño. Es por ello que la segunda prueba
de degradación por acción de levaduras (Saccharomyces
cerevisiae) permitió determinar si las diversas pruebas elaboradas eran
degradas por estos hongos unicelulares. La pérdida de peso y el cambio en la
forma de las láminas únicamente se presentó en las láminas de la 1 a la 5,
excepto la prueba testigo que sólo contenía agua y el biopolímero. Esta
degradación biológica demuestra que a
comparación de los polímeros sintéticos o plásticos que tardan en promedio de
100 a 150 años en degradarse, es factible de ser incorporado al ciclo del
carbono y por ende es un material biodegradable.
El almidón extraído de la cáscara de
mango (y almidón de chícharo, maicena y
cáscara de mango), al ser una molécula orgánica de la familia de los
carbohidratos, específicamente un polisacárido, y ser la base de la composición
del biopolímero elaborado, permite que sea consumido por organismos presentes
en la tierra (al ambiente) donde fueron colocadas las muestras.
Las siguientes fotografías muestran la descomposición de las láminas en las
cajas Petri con levaduras.
Metodología
Elaboración de bioplástico
·
Se realizó una investigación documental
acerca de los problemas ambientales derivados de polímeros sintéticos y sobre
la elaboración de plásticos biodegradables.
· A partir de los resultados obtenidos de
investigaciones acerca de la elaboración de plásticos biodegradables se realizó
una propuesta innovadora y creativa para elaborar plástico biodegradable a
partir de la extracción de almidón en la cáscara de mango Petacón.
Se hicieron 5 pruebas, la primera permitió establecer comparaciones organolépticas (sabor, textura, grosor, olor) y ésta se elaboró a partir de almidón de chícharo y la segunda prueba con almidón de maicena. El resto de las pruebas fueron de almidón de cáscara de mango en dónde las variaciones fueron la concentración en gramos de almidón de la cáscara de mango, cantidad en ml de ácido acético, glicerina y agua y la última prueba la adición de CMC (CarboxiMetilCelulosa), además de cáscara de mango triturada y agregada a la mezcla antes mencionada.
Pruebas de degradación mecánica y biológica
·
Se sometieron las pruebas a la exposición
ambiental (luz solar, lluvia, temperatura ambiental, humedad) para determinar
el tiempo de degradación y una prueba con levaduras para comprobar si el
polímero es degradado por hongos. El tiempo que se expusieron al ambiente fue
de 20 días durante Agosto y Septiembre. Siendo la temperatura promedio de esos
meses de 28.5°C y una humedad relativa de 80%.
·
Para determinar el nivel de degradabilidad en
agua e identificar su respuesta a un medio acuoso las 5 pruebas se sumergieron
en un matraz con 10 ml de agua potable.
·
Se colocaron las 5 muestras rectangulares,
midiendo y pesando cada lámina del bioplástico, en 5 cajas Petri que contenían
una solución de levadura (1.5 g de levadura activada con 4 ml de agua
destilada), el cambio de la forma, tamaño y peso en las láminas indicó la acción de la levadura sobre el biopolímero
·
El CMC se usó como aditivo para darle rigidez
y dureza al bioplástico para poder elaborar los popotes, así como evitar la
absorción del agua por las propiedades hidrofílicas naturales del biopolímero y
disminuir la acción de la humedad y agua de lluvia en la degradación del
biopolímero.
Hipótesis
El tiempo de
degradación en el ambiente del bioplástico elaborado con cáscara de mango es
menor que el de los polímeros sintetizados como plásticos.
Objetivos
2.1 Objetivo
General:
·
Elaborar popotes biodegradables a partir de las
cáscaras de mango.
2.2 Objetivos Particulares:
·
Extraer almidón de las cáscaras de mango para
la producción de bioplástico.
·
Disminuir el volumen de residuos orgánicos
constituido por cáscaras de mango.
·
Determinar el tiempo de degradación del
polímero biodegradable en el ambiente.
·
Comparar propiedades organolépticas como
sabor, grosor y textura a partir de diferentes concentraciones de almidón de
mango en la elaboración del bioplástico.
Problematica
En México existe una problemática de gran relevancia por
la contaminación de agua, suelo y aire ocasionada a la cantidad de residuos sólidos
que se generan.
Para Cristán y Gavilán (2003) uno de los mayores
problemas a los que se enfrenta México respecto al tema ambiental, es el
consumo de plástico. De acuerdo a Asociación Nacional de la Industria del
Plástico A.C (2007), México ocupa el primer lugar de consumo de plástico en
Latinoamérica.
En
relación con el análisis de la composición de la basura en México, el Instituto
Nacional de Recicladores (INARE, 2010), se encontró que los desechos orgánicos
constituyen el 47% y el 11% por plásticos. Dentro de los plásticos, el uso
desmedido de popotes y su desecho inmediato, así como el tiempo de degradación
en el ambiente (aproximadamente 150 años) deben ser considerados como productos
altamente dañinos para el medio ambiente.
Por
otra parte en el estado de Chiapas en
relación con el cultivo de mango en donde se hace necesaria y primordial, ya
que la descomposición de la materia orgánica produce gas metano y dióxido de
carbono y estos contribuyen al cambio del clima a nivel mundial, en México la
producción de este fruto ocupa el cuarto lugar a nivel mundial y Chiapas es una
de las principales entidades productoras (Infante, Quintalán, Rocha, Esquinca,
Castillo, Ibarra y Palacio, 2011).
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