Ciencias de los materiales

PJ-CM-108-JG Película elástica a base de almidón.

Ciudades y comunidades sostenibles

Asesor: MARISA CALLE MONROY

Pandilla Juvenil (1ro. 2do. y 3ro. de nivel Secundaria)

Patrick Mier Estrada[2o Chichén-Itzá], Bárbara Daniela Reyes Luna[2o Chichén-Itzá], Andre Daniel Macias Delgado[2o Chichén-Itzá]

Resumen

Las principales causas de la contaminación tienen su origen en las industrias químicas y los procesos industriales, teniendo como consecuencia un aumento del calentamiento global. Sobre la producción de bolsas plásticas, se calcula que globalmente cada año se utilizan 500 billones. Las bolsas de plástico fabricadas con polietileno de baja densidad, tardan alrededor de 150 años en descomponerse. Sin embargo, las botellas de plástico pueden llegar a tardar en degradarse hasta mil años si permanecen enterradas. La contaminación por plásticos tiene impactos negativos en los diferentes ecosistemas donde ha llegado y perdura por una cantidad de tiempo muy superior al tiempo de utilidad que brindaron dichos productos. Estos plásticos son fragmentados por la acción mecánica del viento, las olas o por la acción química de la degradación de sus materiales frente a la exposición a los rayos ultravioletas, produciendo micro plásticos que afectan a más de 700 especies, desde el plancton hasta la ballena azul. El almidón es un producto natural de las plantas al cual se le han dado diversos usos, desde caseros hasta una gran variedad de usos industriales. A nivel microscópico, el almidón se ve como pequeños gránulos con morfologías diferentes. Desde el punto de vista antropocéntrico, el almidón es un componente orgánico esencial en muchos productos desde alimenticios, utensilios de comida biodegradables, en la construcción, hasta componentes de medicamentos y cosméticos. El almidón se encuentra en todas las plantas como producto de la fotosíntesis y representa el material alimenticio de reserva o el endospermo de las semillasLas principales causas de la contaminación tienen su origen en las industrias químicas y los procesos industriales, teniendo como consecuencia un aumento del calentamiento global. Sobre la producción de bolsas plásticas, se calcula que globalmente cada año se utilizan 500 billones. Las bolsas de plástico fabricadas con polietileno de baja densidad, tardan alrededor de 150 años en descomponerse. Sin embargo, las botellas de plástico pueden llegar a tardar en degradarse hasta mil años si permanecen enterradas. La contaminación por plásticos tiene impactos negativos en los diferentes ecosistemas donde ha llegado y perdura por una cantidad de tiempo muy superior al tiempo de utilidad que brindaron dichos productos. Estos plásticos son fragmentados por la acción mecánica del viento, las olas o por la acción química de la degradación de sus materiales frente a la exposición a los rayos ultravioletas, produciendo micro plásticos que afectan a más de 700 especies, desde el plancton hasta la ballena azul. El almidón es un producto natural de las plantas al cual se le han dado diversos usos, desde caseros hasta una gran variedad de usos industriales. A nivel microscópico, el almidón se ve como pequeños gránulos con morfologías diferentes. Desde el punto de vista antropocéntrico, el almidón es un componente orgánico esencial en muchos productos desde alimenticios, utensilios de comida biodegradables, en la construcción, hasta componentes de medicamentos y cosméticos. El almidón se encuentra en todas las plantas como producto de la fotosíntesis y representa el material alimenticio de reserva o el endospermo de las semillasLas principales causas de la contaminación tienen su origen en las industrias químicas y los procesos industriales, teniendo como consecuencia un aumento del calentamiento global. Sobre la producción de bolsas plásticas, se calcula que globalmente cada año se utilizan 500 billones. Las bolsas de plástico fabricadas con polietileno de baja densidad, tardan alrededor de 150 años en descomponerse. Sin embargo, las botellas de plástico pueden llegar a tardar en degradarse hasta mil años si permanecen enterradas. La contaminación por plásticos tiene impactos negativos en los diferentes ecosistemas donde ha llegado y perdura por una cantidad de tiempo muy superior al tiempo de utilidad que brindaron dichos productos. Estos plásticos son fragmentados por la acción mecánica del viento, las olas o por la acción química de la degradación de sus materiales frente a la exposición a los rayos ultravioletas, produciendo micro plásticos que afectan a más de 700 especies, desde el plancton hasta la ballena azul. El almidón es un producto natural de las plantas al cual se le han dado diversos usos, desde caseros hasta una gran variedad de usos industriales. A nivel microscópico, el almidón se ve como pequeños gránulos con morfologías diferentes. Desde el punto de vista antropocéntrico, el almidón es un componente orgánico esencial en muchos productos desde alimenticios, utensilios de comida biodegradables, en la construcción, hasta componentes de medicamentos y cosméticos. El almidón se encuentra en todas las plantas como producto de la fotosíntesis y representa el material alimenticio de reserva o el endospermo de las semillas

Pregunta de Investigación

¿Cómo elaborar una película elástica amigable con el medio ambiente, de buena calidad y resistente a base de almidón?

Planteamiento del Problema

Sobre la producción de bolsas plásticas, se calcula que globalmente cada año se utilizan 500 billones, de éstas la mitad se utiliza una sola vez.

Las bolsas de plástico, fabricadas con polietileno de baja densidad, tardan alrededor de 150 años en descomponerse totalmente. Sin embargo, las botellas de plástico pueden tardar en degradarse hasta mil años si permanecen enterradas, según la Fundación Aquae.

Estos plásticos son fragmentados por la acción mecánica del viento, las olas o por la acción química de la degradación de sus materiales frente a la exposición a los rayos ultravioletas, produciendo microplásticos que afectan a más de 700 especies, desde el plancton hasta la ballena azul, el animal más grande del planeta. 

Sin embargo, las principales causas de contaminación provienen de la industria química y de procesos industriales que implican combustión (por ejemplo, combustión de petróleo en automóviles o calefacciones), de las emisiones de gases contaminantes resultantes de procesos productivos de algunas industrias y del uso de pesticidas o productos tóxicos como ácidos o detergentes, entre otros.

Antecedentes

¿QUÉ SON LAS PELÍCULAS PLÁSTICAS?

En el sector del embalaje plástico, las películas resultan ser, junto con la botellería y las bolsas el producto con mayor peso específico.

Las películas se fabrican a partir de la granza del polietileno (PE) y el polipropileno (PP) como los dos principales materiales utilizados. 

Las películas elásticas se utilizan para el recubrimiento de productos previamente envasados o semi envasados como el caso de bandejas de EPS para productos frescos: frutas, verdura, carne, pescado. 

En los últimos años, el sector está asistiendo a un incremento de la demanda  gracias a dos factores fundamentales: la necesidad de seguridad en el transporte de productos ha hecho crecer la demanda para el plástico enfardado, alveolar y retráctil. Por otro lado, las actuales tendencias hacen que cada vez ganen más cuota de mercado los productos envasados y mejor presentados lo que ha aumentado considerablemente el uso de películas estirables y retráctiles como elementos con características higiénicas y estéticas.


Los gobiernos también deberían adoptar y ayudar a implementar prohibiciones de los plásticos de un solo uso y fomentar la reducción, el reciclaje y la reutilización, además de sensibilizar y animar a las comunidades afectadas para que actúen, mediante el acceso a un sistema judicial eficaz que siga los principios de justicia ambiental, como el consentimiento libre, previo y fundamentado y el derecho de acceso a la información.

PROCESO DE FABRICACIÓN

El proceso general de fabricación de películas de plástico generalmente comienza con la fusión de pequeñas piezas de plástico de resina plástica. Estos pueden estar hechos de varios plásticos, desde PET hasta polipropileno. Los materiales exactos dependen de las necesidades del cliente o proyecto. Algunos plásticos son más fuertes que otros. Independientemente del material exacto elegido, esta parte del proceso es lo que permite que el plástico se vuelva fundido y flexible.

Luego, ese material se infla con aire para que el plástico se extienda y se vuelva más delgado. Este proceso y la velocidad a la que se extrae el material es lo que permite a los fabricantes producir plástico con el grosor y diámetro exactos necesarios para un proyecto en particular. A partir de ahí, se deja enfriar el material antes de aplanarlo por completo. Esto crea la película de plástico en bruto que es el punto de partida de cada proyecto

CONTAMINACIÓN AMBIENTAL

La contaminación ambiental es la presencia de componentes nocivos, bien sean de naturaleza biológica, química o de otra clase, en el medio ambiente, de modo que supongan un perjuicio para los seres vivos que habitan un espacio, incluyendo, por supuesto, a los seres humanos.

 

Sin embargo, las principales causas de contaminación provienen de la industria química y de procesos industriales que implican combustión (por ejemplo, combustión de petróleo en automóviles o calefacciones), de las emisiones de gases contaminantes resultantes de procesos productivos de algunas industrias y del uso de pesticidas o productos tóxicos como ácidos o detergentes, entre otros.

 

Los gobiernos también deberían adoptar y ayudar a implementar prohibiciones de los plásticos de un solo uso y fomentar la reducción, el reciclaje y la reutilización, además de sensibilizar y animar a las comunidades afectadas para que actúen, mediante el acceso a un sistema judicial eficaz que siga los principios de justicia ambiental, como el consentimiento libre, previo y fundamentado y el derecho de acceso a la información.

IMPACTO EN LA ACTUALIDAD DE LOS PLÁSTICOS
​​La contaminación por plásticos tiene impactos negativos en los diferentes ecosistemas donde ha llegado y perdura por una cantidad de tiempo por lejos muy superior al tiempo de utilidad que brindaron dichos productos. Estos plásticos son fragmentados por la acción mecánica del viento, las olas o por la acción química de la degradación de sus materiales frente a la exposición a los rayos ultravioletas, produciendo microplásticos que afectan a más de 700 especies, desde el plancton hasta la ballena azul, el animal más grande del planeta.

En el caso de los ambientes terrestres, se ha documentado que los microplásticos presentes en los suelos generan problemas para las lombrices, disminuyendo su tiempo de vida y haciéndolas perder el 3% de su peso corporal cuando son expuestas a materiales como el polietileno de alta densidad (HDPE), usado en envases y algunas bolsas. Esto tiene como consecuencia impactos negativos en la agricultura.

 

ALMIDÓN

El almidón es un producto natural de las plantas al cual se le han dado diversos usos, desde caseros hasta una gran variedad de usos industriales. A nivel microscópico, el almidón se ve como pequeños gránulos con morfologías diferentes.

Desde el punto de vista antropocéntrico, el almidón es un componente orgánico esencial en muchos productos desde alimenticios, utensilios de comida biodegradables, en la construcción, hasta componentes de medicamentos y cosméticos.

El almidón se encuentra en todas las plantas como producto de la fotosíntesis y representa el material alimenticio de reserva o en el endospermo de las semillas. Esta fuente de material alimenticio es consumida durante el metabolismo de las plantas, como alimento cuando las plantas están bajo estrés, o bien como fuente de energía en la germinación de las semillas y en las primeras etapas de las plántulas.

En la industria, las fuentes principales de almidón provienen de diferentes especies de plantas como el maíz, trigo, arroz, papas y tapioca, por mencionar algunas. 

Los gránulos de almidón son relativamente densos, insolubles y se hidratan muy mal en agua fría. Pueden ser dispersados en agua, dando lugar a la formación de suspensiones de baja viscosidad que pueden ser fácilmente mezcladas y bombeadas, incluso a concentraciones mayores del 35%.

Objetivo

Elaborar una película elástica amigable con el medio ambiente, de buena calidad y resistente a base de almidón.

Justificación

Las principales causas de la contaminación tienen origen en las industrias químicas y los procesos industriales, siendo así la consecuencia el aumento del calentamiento global.

Las películas elásticas se utilizan para el recubrimiento de productos previamente envasados o semi envasados como el caso de bandejas de EPS para productos frescos: frutas, verdura, carne, pescado. 

En los últimos años, se ha popularizado el uso de los plásticos ecológicos o biodegradables, brindando beneficios positivos para el medio ambiente. Varían dependiendo del tamaño, forma, color, etcétera. De esta misma forma se ayuda a promover una cultura medioambiental, enfocándose en el reciclaje como el punto central de la propuesta. 

Los gobiernos también deberían adoptar y ayudar a implementar prohibiciones de los plásticos de un solo uso y fomentar la reducción, el reciclaje y la reutilización, además de sensibilizar y animar a las comunidades afectadas para que actúen, mediante el acceso a un sistema judicial eficaz que siga los principios de justicia ambiental, como el consentimiento libre, previo y fundamentado y el derecho de acceso a la información.

Hipótesis

Si logramos elaborar una película elástica a base de almidón, entonces obtendremos una alternativa eco-friendly para la producción de películas biodegradables.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales:

1 hoja de papel aluminio

Olla de 1 lt

Cuchara medidora de 5 ml

Taza medidora de 100 ml

Taza de 20 g

Pala miserable

Dispositivo de calentamiento (mechero bunsen, tripié y tela de alambre)

1 ml de aceite

20 g almidón

10 ml glicerina

5 ml vinagre blanco

100  ml agua 

 

Procedimiento:

  1. Agregar en la olla el agua, el vinagre y la glicerina.
  2. Prender el dispositivo de calentamiento a fuego medio y agregar el almidón después de unos segundos.
  3. Mover constantemente la mezcla con la pala miserable hasta que quede una consistencia similar a la de un ungüento.
  4. Engrasar el papel aluminio con ayuda de una servilleta y el aceite.
  5. Vaciar la mezcla sobre lo engrasado y extenderla muy bien dejando un grosor fino.
  6. Dejar secar a temperatura ambiente aproximadamente 12 horas y pasado este tiempo desmoldar cuidadosamente.

Galería Método

Resultados

Se obtuvo una película elástica que sustituye el plástico convencional y con la características necesarias para ser eco-friendly. Es un producto sólido de un tamaño de 20 x 30 cm aproximadamente, posee un color amarillo transparente y cuenta con elasticidad suficiente para que sea dificil de romper, ademas de que se logra percibir un ligero olor a vinagre que con el tiempo desaparece. Se hicieron distintas pruebas para determinar su capacidad ante agua caliente, fría y fuego; obteniendo en ambas situaciones del agua una textura un poco viscosa y delicada al contacto, lo cual tomó aproximadamente 25 minutos en tener este efecto. Por otra parte es fácilmente flamable y al quemarse empiezan a formarse pequeñas burbujas para después convertirse en ceniza.

Galería Resultados

Discusión

La fase experimental tuvo que ser modificada debido a que el resultado no era lo que se deseaba obtener. Después de 2 intentos más se logró un producto final que cumplía con nuestras expectativas originales, obteniendo así una película elástica eco-friendly y funcional en la vida cotidiana.

Conclusiones

Una vez terminada la fase experimental observamos que este plástico no es dañino con el ambiente ya que pasadas unas cuantas horas se disuelve totalmente en el agua, y es accesible debido a los materiales empleados que son fáciles de conseguir. 

Esta película a base de almidón puede emplearse para cubrir diversas cosas o bien, como sustituto del actual plástico film.

Bibliografía

BBVA (2021). ¿Qué es y qué tipos de contaminación ambiental existen?, consultado el 28 de octubre del 2021 en https://www.bbva.com/es/sostenibilidad/que-es-y-que-tipos-de-contaminacion-ambiental-existen/

 

Twenergy (2019). ¿Qué es la contaminación ambiental?, consultado el 28 de octubre del 2021 en  https://twenergy.com/ecologia-y-reciclaje/contaminacion/que-es-la-contaminacion-ambiental-456/


Sanchez-Ken J. INECOL (2022). ¿Qué es el almidón?, consultado el 03 de marzo del 2022 en https://www.inecol.mx/inecol/index.php/es/ct-menu-item-25/ct-menu-item-27/17-ciencia-hoy/1376-que-es-el-almidon

 

Quimica.es (2022). Almidón, consultado el 03 de marzo del 2022 en https://www.quimica.es/enciclopedia/Almid%C3%B3n.n

 

PolymerFilms (2022). Película plástica: el proceso, consultado el 14 de marzo del 2022 en https://www.polymerfilms.com/es/plastic-film-distributors/plastic-film-the-process/


El Financiero (2020). ¿Por qué el plástico tarda tanto tiempo en degradarse?, consultado el 28 de marzo del 2022 en https://www.elfinanciero.com.mx/el-preguntario/por-que-el-plastico-tarda-tanto-tiempo-en-degradarse/

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography