Conclusiones, recomendaciones y futuras líneas de investigación

• 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.

·         Se sugiere ampliar el análisis químico y físico de las pruebas para tener un mayor conocimiento sobre las propiedades fisicoquímicas del biopolímero elaborado.

popotes biodegradables

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.

·         Para retardar el proceso de oxidación se agregó ácido cítrico en forma de polvo, de esta forma preservar el biopolímero por más tiempo.

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).