Equipo [Popotes a base de cascara de platano ] Mateo Cabrera Granados [Lobo], Favela Ramírez Iker Alexander Favela Ramírez [Lobo], Isaac Jareth García Yebra [Lobo]
En los últimos años, el incremento en la contaminación por plásticos de un solo uso se ha convertido en uno de los principales problemas ambientales a nivel mundial. Entre estos productos, los popotes de plástico destacan por su alto consumo y corta vida útil, lo que contribuye significativamente a la generación de residuos sólidos que tardan cientos de años en degradarse. Derivado de esta situación nos hemos planteado elaborar popotes biodegradables a base de cáscara de plátano para poder minimizar la huella ecológica. En donde analizaremos el tiempo de degradación, comprobaremos resistencia, color y durabilidad de los mismos.
In recent years, the increase in single-use plastic pollution has become one of the main environmental problems worldwide. Among these products, plastic straws stand out due to their high consumption and short lifespan, which significantly contributes to the generation of solid waste that takes hundreds of years to decompose. Because of this situation, we have set out to develop biodegradable straws made from banana peels to minimize the ecological footprint. We will analyze their degradation time, as well as test their resistance, color, and durability.
Ni tekitl ki ijto nopa tekitl tlen ika kichijchiuasej paja tlen biodegradables tlen kin paleuis ma kipolokaj nopa huella ecológica kemaj kin tlamotlasej, pampa pampa uejkaua para mososolosej, mochiuaj se kuesoli tlen uelis panos ika nopa tlaltipaktli, tlauel ipan ueyi atl uan ueyatl, uan kin tlaijiyouiltia nopa tlapialmej tlen kin tlaijiyouiltia ika tlakuali.
Los bioplásticos son un material sustituto del plástico, con la finalidad de disminuir las desventajas que trae la producción de este polímero al medio ambiente y a la humanidad.
La fabricación y utilización de popotes a base de cáscara de plátano, tendría un gran impacto ecológico y sería de gran beneficio para disminuir los problemas de contaminación, finalmente dar un aprovechamiento a los residuos de los plátanos generando una nueva alternativa.
Los artículos desechables hechos con plástico, como los popotes, agitadores de bebidas, bolsas y tazas son prácticos pero implican un gran costo para el medio ambiente si no se desechan o reciclan adecuadamente.
Muchos animales marinos confunden estos artículos de plástico con los alimentos. Se han encontrado restos de plástico en aproximadamente el 90% de todas las aves marinas y en las especies de tortugas marinas. Incluso, en la próxima década podría haber una libra de plástico por cada tres libras de pescado en el océano.
Estos materiales pueden persistir durante décadas o siglos contaminando suelos, agua y cadenas alimentarias. Esto genera preocupación ambiental y sanitaria a nivel global.
Los bioplásticos elaborados a partir de biomasa vegetal ofrecen ventajas con menor huella ecológica de biodegradabilidad y aprovechamiento de residuos orgánicos.
En este contexto, la cáscara de plátano representa un residuo agroalimentario abundante y de bajo costo que contiene polímeros naturales cómo almidón y celulosa, con potencial para la elaboración de popotes.
El uso de plásticos de un solo uso, particularmente popotes, constituyen una fuente significativa de contaminación ambiental debido a su corta vida útil y lenta degradación. Estos materiales derivados del petróleo, pueden permanecer en el ambiente durante cientos de años.
Aunque los popotes de plásticos convencionales son ampliamente utilizados por su flexibilidad y capacidad de protección de alimentos, su limitada biodegradabilidad ha impulsado la búsqueda de alternativas sostenibles. En este contexto, los bioplásticos elaborados a partir de recursos naturales renovables representan una opción prometedora.
Paralelamente, grandes cantidades de residuos agroalimentarios cómo la cáscara de plátano son desechados diariamente sin aprovechamiento, a pesar de contener polímeros naturales cómo almidón y celulosa con potencial para la elaboración de materiales biodegradables.
Si se utiliza la cáscara de plátano como materia prima para la elaboración de bioplástico, entonces se podrá obtener un material biodegradable y flexible amigable con el medio ambiente, con un tiempo de degradación significativamente menor al plástico convencional.
Desarrollar popotes biodegradables a partir de cáscara de plátano. Evaluar sus propiedades físicas, mecánicas y de biodegradabilidad con el fin de determinar su viabilidad cómo alternativa sostenible a los popotes plásticos convencionales.
1- Formular popotes biodegradables mediante la extracción y procesamiento de los biopolímeros de la cáscara de plátano, variando proporciones de plastificantes y condiciones de secado para tener diferentes prototipos.
2- Determinar las propiedades físicas de los popotes obtenidas: incluyendo grosor, flexibilidad, transparencia y absorción de humedad.
3- Analizar la capacidad de conservación de su durabilidad comparándolas con popotes de las tiendas o supermercados.
4- Medir el tiempo y grado de biodegradación en el suelo y agua para estimar su impacto ambiental.
El presente proyecto se alinea con el Objetivo de Desarrollo Sostenible 12:Producción y consumo responsable, al proponer el aprovechamiento de residuos orgánicos (cáscara de plátano) para la elaboración de un material, biodegradable que sustituye plásticos derivados del petróleo, contribuyendo a la reducción de desechos no degradables, la disminución del impacto ambiental y la promoción de alternativas sustentables.
Problemática ambiental del plástico
El plástico es un material no biodegradable, lo que significa que puede permanecer en el medio ambiente durante cientos de años. Esto provoca acumulación en suelos, ríos y océanos, dificultando la regeneración de los ecosistemas.
La contaminación plástica es uno de los problemas ambientales más graves de nuestro tiempo. Cada año se producen más de 380 millones de toneladas de plástico a nivel mundial, gran parte de estos residuos acaban en vertederos a cielo abierto y cuerpos de agua.
Las principales causas de contaminación plástica se deben a:
PRODUCCIÓN MASIVA: Cada año se producen 400 millones de toneladas de plástico, de las cuales una gran parte termina en el medio ambiente debido a una gestión inadecuada.
USO DE PLÁSTICO: Artículos como bolsas, botellas o envases contribuye significativamente a la contaminación cuando se desechan ya que son regularmente de un solo uso.
FALTA DE RECICLAJE: Se estima que más del 75% de los residuos plásticos nunca se reciclan, acumulándose en ecosistemas y descomponiéndose en microplásticos.
Dentro de las consecuencias que produce la contaminación plástica encontramos:
IMPACTO EN LA VIDA MARINA: Se estima que entre 8 y 12 millones de toneladas de plástico llegan a los océanos cada año, causando la muerte de un millón de aves marinas y 100,000 mamíferos marinos debido a la ingestión de plástico o enredos en las redes.
EFECTOS EN LA SALUD HUMANA: Los plásticos contienen sustancias químicas como ftalatos y BPA, que se ha relacionado con problemas hormonales y de salud. Una vez que el plástico se descompone en el agua, se forman partículas pequeñas llamadas microplásticos y microfibras que se han encontrado en el agua potable y el aire. Se han encontrado microplásticos en nuestra sangre, pulmones incluso en las heces. Esta situación daña nuestra salud.
CONTAMINACIÓN DE SUELO Y AIRE: El plástico impide la filtración del agua en el suelo y libera sustancias químicas que afectan la fertilidad del suelo, Además, la producción y quema de plástico emiten gases de efecto invernadero, contribuyendo al cambio climático.
Una alternativa para controlar la contaminación plástica es el uso de bioplásticos y biopolímeros, ya que a diferencia de los plásticos convencionales derivados del petróleo, estos materiales buscan minimizar la dependencia de recursos fósiles y pueden ser parcial o totalmente biodegradables.
Bioplásticos y biopolímeros
Los bioplásticos son plásticos obtenidos totalmente o parcialmente de materias primas de origen biológico, cómo almidón, celulosa, aceites vegetales o azúcares.
Los biopolímeros son macromoléculas derivadas de seres vivos o producidas biotecnológicamente mediante fermentación microbiana, cómo el ácido poliláctico (PLA) y los polihidroxialcanoatos (PHA) son biodegradables pero solo son compostables a escala industrial
En 1926, fue descubierto el primer bioplástico conocido el polihidroxibutirato (PHB), por el investigador frances Maurice Le Moigne a partir de su trabajo con la bacteria Bacillus megaterium, su hallazgo pasó inadvertido pues en ese momento el petróleo era barato y abundante.
En la década de 1970, la crisis del petróleo llevó a los expertos a buscar alternativas a los productos derivados del petróleo de modo que a principios del siglo XXI, se habían establecido las estructuras, los métodos de producción y las aplicaciones de numerosos tipos de bioplástico.
En 2023, investigadores de la Universidad de Washington publicaron un estudio sobre el desarrollo de bioplásticos elaborados completamente de células de cianobacterias verdeazuladas en polvo, conocidas como espirulina (un alga que se utiliza en cosméticos y alimentos). El material resultante de su desarrollo tenía propiedades mecánicas comparables a la de los plásticos convencionales, además que se podía compostar y degradar al mismo tiempo que una cáscara de plátano.
El Programa para Naciones Unidas por el Medio Ambiente (PNUMA), también cita una iniciativa de un ingeniero químico mexicano que produce bioplástico a través de semillas de aguacate.
Composición química de la cáscara de plátano:
Fibra dietética: Constituye la mayor parte de la cáscara, con aproximadamente 60% de lignina, 25% de celulosa y 15% de hemicelulosa en base seca.
Azúcares: La cáscara de plátano maduro contiene fructosa (2.7%) , glucosa (3.2%) y sacarosa (7.8%) en base seca.
Minerales: destaca potasio, fósforo,calcio, magnesio, sodio, manganeso y azufre, siendo el potasio el más abundante, representando el 42% en la cáscara seca.
FASE DOCUMENTAL
Realizamos una revisión bibliográfica y análisis documental de libros, revistas y materiales digitales. Recopilamos información sobre qué son los plásticos, su reciclaje y el impacto ambiental, documentos que están mencionados en el apartado de bibliografía.
FASE EXPERIMENTAL:
En este apartado realizamos el procedimiento de la elaboración del bioplástico para formar los popotes. Realizamos dos prototipos uno con cáscara de plátano seca y otra con cáscara de plátano fresca.
Materiales
1.- cascaras de plátano
2.- agua
3.- glicerina
4.- ácido acético o vinagre
5.- licuadora
6.- horno o freidora de aire
7.- manta de cielo
8.- papel encerado o papel aluminio
9.- fécula de maíz
10.- palo de madera
Procedimiento:
1.- Colocar media taza de agua en la licuadora junto con 2 cáscaras de plátano.
2.- Calentar a fuego medio 1 taza de agua, 4 cda de fécula de maíz, 1 cda de glicerina, 1 cda de vinagre y mover suavemente hasta conseguir una mezcla homogénea.
3.- Licuar la mezcla homogénea con el agua y la cáscara de plátano.
4,. Colocar la mezcla final en papel aluminio o papel encerado.
5.- Dejar secar en un lugar fresco durante 2 días.
6.- Colocar el bioplástico en un palo de madera para dar forma de popote.
7.- Pegar el popote con la mezcla previamente preparada para darle soporte y que no se desenvuelva.
8.- Dejar secar unas horas y tu popote está listo.
Durante el desarrollo del bioplástico se elaboraron diferentes prototipos utilizando cáscara de plátano en dos condiciones: fresca y seca. Asimismo, se evaluaron dos métodos de secado del material final: secado al sol y secado a temperatura ambiente.
Los prototipos elaborados con cáscara de plátano previamente seca presentaron un color más oscuro y mostraron mayor fragilidad estructural, ya que el material tendía a cuartearse y romperse con facilidad. De manera similar, cuando el bioplástico fue sometido a secado directo al sol, el material se volvió más rígido, lo que provocó que los popotes se endurecieran excesivamente y se quebraran con mayor facilidad.
En contraste, los prototipos elaborados con cáscara de plátano fresca y secados a temperatura ambiente presentaron mejor apariencia y mayor integridad estructural. En estos casos el material conservó mayor flexibilidad, un color más claro y menor tendencia a fracturarse.
En cuanto a la biodegradabilidad, se observó que los popotes elaborados con bioplástico comenzaron a degradarse progresivamente al ser enterrados en suelo húmedo, alcanzando una degradación completa aproximadamente a los 60 días.
Análisis de datos y discusión:
Los resultados obtenidos permiten identificar que la condición de la materia prima y el método de secado influyen significativamente en las propiedades físicas del bioplástico.
El uso de cáscara seca provoca una mayor pérdida de humedad en el material desde la fase inicial del
proceso, lo que reduce la capacidad de formación de una matriz polimérica flexible. Esto se refleja en un material más rígido, oscuro y con mayor tendencia a fracturarse.
Por otro lado, el secado directo al sol acelera la evaporación del agua de manera brusca, lo que genera tensiones internas en la estructura del bioplástico. Estas tensiones favorecen la formación de grietas y el endurecimiento del material, afectando su resistencia.
En contraste, el uso de cáscara fresca permite conservar los componentes naturales como almidones y fibras con mayor integridad, lo que facilita la formación de una estructura más uniforme. Además, el secado a temperatura ambiente permite una evaporación más gradual del agua, favoreciendo la formación de un material más flexible y con menor presencia de fracturas.
Respecto a la biodegradación, el tiempo aproximado de 60 días indica que el material posee una capacidad de degradación considerablemente más rápida que los plásticos convencionales, los cuales pueden tardar cientos de años en descomponerse.
Los resultados obtenidos coinciden con lo reportado en diversos estudios sobre bioplásticos de origen vegetal, donde se ha observado que las condiciones de procesamiento influyen directamente en las propiedades mecánicas y físicas del material.
El uso de materia prima fresca favorece la presencia de compuestos naturales como celulosa, hemicelulosa y almidón, los cuales son responsables de la formación de la matriz polimérica del bioplástico. Cuando la cáscara se encuentra seca, parte de estos compuestos puede sufrir alteraciones que afectan la cohesión del material.
Asimismo, el método de secado representa un factor crítico. El secado acelerado por exposición solar puede provocar contracción rápida del material, generando tensiones que facilitan la aparición de grietas. Por el contrario, el secado a temperatura ambiente permite una formación más estable del bioplástico.
En cuanto a la biodegradación, el tiempo de aproximadamente 60 días demuestra que los popotes elaborados a partir de cáscara de plátano representan una alternativa potencialmente más sostenible frente a los popotes plásticos convencionales, los cuales permanecen en el ambiente durante largos periodos.
Respecto a la biodegradación, el tiempo aproximado de 60 días indica que el material posee una capacidad de degradación considerablemente más rápida que los plásticos convencionales, los cuales pueden tardar cientos de años en descomponerse.
Los resultados obtenidos coinciden con lo reportado en diversos estudios sobre bioplásticos de origen vegetal, donde se ha observado que las condiciones de procesamiento influyen directamente en las propiedades mecánicas y físicas del material.
El uso de materia prima fresca favorece la presencia de compuestos naturales como celulosa, hemicelulosa y almidón, los cuales son responsables de la formación de la matriz polimérica del bioplástico. Cuando la cáscara se encuentra seca, parte de estos compuestos puede sufrir alteraciones que afectan la cohesión del material.
Asimismo, el método de secado representa un factor crítico. El secado acelerado por exposición solar puede provocar contracción rápida del material, generando tensiones que facilitan la aparición de grietas. Por el contrario, el secado a temperatura ambiente permite una formación más estable del bioplástico.
En cuanto a la biodegradación, el tiempo de aproximadamente 60 días demuestra que los popotes elaborados a partir de cáscara de plátano representan una alternativa potencialmente más sostenible frente a los popotes plásticos convencionales, los cuales permanecen en el ambiente durante largos periodos.
Si se deja secar más de dos días se torna muy dura y no es posible hacer los popotes.
Los popotes se degradan en 60 días.
El presente proyecto permitió demostrar la viabilidad de elaborar popotes biodegradables a partir de cáscara de plátano como una alternativa sostenible al plástico convencional.
Los resultados mostraron que la mejor formulación se obtiene utilizando cáscara de plátano fresca y secado a temperatura ambiente, ya que estas condiciones permiten obtener un bioplástico con mayor flexibilidad, menor fragilidad y mejor apariencia en comparación con los prototipos elaborados con cáscara seca o secados al sol.
Asimismo, se observó que el material presenta una biodegradación aproximada de 60 días, lo que representa una ventaja ambiental significativa frente a los plásticos derivados del petróleo.
En conjunto, estos resultados sugieren que el aprovechamiento de residuos orgánicos como la cáscara de plátano puede contribuir al desarrollo de materiales biodegradables con potencial aplicación en productos de un solo uso, como popotes, reduciendo así el impacto ambiental generado por los plásticos convencionales.
Envaselia. (s. f.). Qué son los bioplásticos: Ventajas y usos. https://www.envaselia.com/blog/que-son-los-bioplasticos-ventajas-y-usos-id39.htm
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