Ciencias de los materiales

PJ-CM-61-PM Pegamento a base de aloe vera

Producción y consumo responsables
Vida de ecosistemas terrestres

Asesor: Laura Saldaña

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

Equipo [Equipo 4] Mariel Adriana Cruz Huitron[Cozumel], Valentina Nieves Robñles[Cozumel], Samanta Sofia Ponce Orea[Cozumel]

Resumen

Nuestro objetivo era crear una alternativa natural, y sustentable para reducir la contaminación que producen los pegamentos comerciales. Esperábamos que con un pegamento de mucílago de nopal y aloe vera podamos ayudar en este problema y poder reducir dicha cifra. Uno de los componentes del pegamento comercial es el isopreno, que participa en cierta medida en la producción del ozono de la troposfera. El mucílago de nopal tiene la capacidad de formar redes moleculares y retener fuertemente grandes cantidades de agua, así como de modificar propiedades como viscosidad, elasticidad, textura, retención de agua, además de que es un buen gelificante, espesante, y emulsificante.

Hay un sinfín de tipos de pegamento, el que les presentamos es totalmente natural, con componentes muy baratos y fáciles de conseguir, con las ventajas de una rápida realización y totalmente ecológico. Esto nos permite un sinfín de aplicaciones y sobre todo es útil para aquellas de nosotras que realizamos trabajos de artesanía, tanto para el embellecimiento del hogar como para comercializarlos.

Realizamos 3 experimentos y aunque todos fueron exitosos nos dimos cuenta que uno tuvo un mejor resultado. Después de 3 experimentos asertivos nos dimos cuenta que es posible elaborar un pegamento natural que brinda firmeza y seguridad.

 

Documento Pegamento orgánico a base de aloe vera y mucílago de nopal

Lonas Pegamento orgánico a base de aloe vera y mucílago de nopal

 

Pregunta de Investigación

¿Es posible elaborar un pegamento escolar a base de aloe vera, mucílago de nopal y esencias naturales que favorezca al medio ambiente?

Planteamiento del Problema

Uno de los componentes del pegamento comercial es el isopreno,  (El isopreno es el terpenoide más simple, es un producto volátil producido por los tejidos fotosintéticos. Se cree que el isopreno lo producen ciertas plantas para hacer frente a las altas temperaturas. El isopreno a su vez, participa en cierta medida en la producción del ozono de la troposfera.)

Científicos de Dinamarca, Nueva Zelanda y Estados Unidos han descubierto que la oxidación del isopreno, un hidrocarburo, genera gases y aerosoles que influyen en el calentamiento del planeta. Se ha calculado que las emisiones globales de isopreno de origen vegetal alcanzan más de 500 teragramos cada año.  

La actividad económica de los adhesivos en el país durante el 2019 presentó un incremento en la producción de 13.06% anual; en tanto que, el comercio de estas mercancías reportó un decremento en las importaciones de (-)8.04%, opuesto a las exportaciones que retrocedieron a una tasa anual de 1.8 por ciento.

Antecedentes

El pegamento es el adhesivo que permite una fijación. y puede ser de los siguientes tipos, acrílico; de cianoacrilatos;  epóxicos y uretanos; anaeróbicos; de silicona; curados por luz ultravioleta; de caucho natural, de caucho sintético o para terminar de caucho clorado.

Como verán hay un sinfín de tipos de pegamento, el que hoy os presento es totalmente natural, con componentes muy baratos y fáciles de conseguir, con las ventajas de una rápida realización y totalmente ecológico.

Esto nos permite un sinfín de aplicaciones y sobre todo es útil para aquellas de nosotras que realizamos trabajos de artesanía, tanto para el embellecimiento del hogar como para comercializarlos

Desde la antigüedad, diferentes pueblos y culturas han visto en el aloe vera una inagotable fuente de virtudes. Observaron que cuando se produce un corte en alguna de sus hojas, la herida cicatriza prácticamente de inmediato. Por eso comenzaron a prestarle atención a esta planta y descubrieron sus  propiedades y beneficios.  Descubrieron que servía para curar quemaduras, heridas y afecciones cutáneas, para combatir las picaduras y prevenir la caída del cabello o, incluso, los problemas de hígado.

La calidad y eficacia del gel de áloe viene condicionada por su contenido y composición en polisacáridos, que varía según los ciclos vitales de la planta y las variaciones climáticas a que se ve sometida. Por ello es esencial utilizar productos en los que la calidad del áloe esté garantizada desde el cultivo y la recogida hasta el producto final.

El  aloe vera fue para los egipcios la “planta de la inmortalidad”; para los sumerios una “mágica virtud”; para los templarios “el elixir de Jerusalén” ; y para los árabes el “lirio del desierto”, “la fuente eterna de la juventud” y una “planta de primeros auxilios”. Con el tiempo, a esta lista se añadieron otras propiedades convirtiéndola en una panacea. Sin embargo, no todo lo que se cuenta sobre ella es cierto.De las 250 especies distintas de Aloe vera analizadas en los últimos años,  sólo dos, tienen propiedades medicinales: Aloe barbadensis miller y Aloe arborescens. También se ha descubierto que el gel de las hojas contiene varias sustancias imprescindibles para el organismo humano: aminoácidos esenciales, vitaminas, enzimas, polisacáridos y estimulantes biológicos. La sabiduría popular tenía razón, por eso el aloe vera se ha ganado un primer puesto en la medicina natural.Aunque parezca que esta planta solo aporta beneficios a nivel utópico, también se revela como un complemento alimenticio de extraordinarios efectos beneficiosos para el organismo. De hecho, el aloe vera, tomado de forma oral en bebidas, controla y alivia los síntomas de los problemas gastrointestinales crónicos como estreñimiento, colon irritable, gastritis y reflujo además de funcionar como antiviral y antibacteriano.

Su uso tópico ayuda a la regeneración de la piel gracias a sus vitaminas A y C, así como algunos aminoácidos y antraquinonas, que ayudan a mejorar patologías de la piel como la psoriasis, a calmar picaduras, a desinfectar heridas o quemaduras y a cicatrizarlas. A este tipo de plantas, en este caso, que contienen propiedades farmacológicas a la vez que nutritivas, se les considera nutracéuticos.La composición gráfica que ofrece el escudo mexicano aporta como ningún otro emblema elementos naturales que aluden a la diversidad biológica de México: el nopal, el águila, la serpiente, caracoles y ramas de encino y de laurel, al tiempo que representa los grandes valores culturales y éticos encarnados en un ave llamada “águila suprema” por los antiguos mexicanos. Los primeros cuatro elementos pertenecen a la cultura prehispánica; la guirnalda de encino y laurel, a la cultura española del siglo XVIII que a su vez los absorbió de las milenarias civilizaciones de Grecia y Roma. El nopal, percha sobre la que, según el mito fundacional de México, apareció un águila devorando a una serpiente, es junto con el ave el elemento permanente en las sucesivas versiones del escudo nacional a lo largo de la historia. Varios códices novohispanos incluyen diversos elementos de la fundación; algunos de ellos se perpetúan en el emblema nacional mientras que otros desaparecen. El nopal permanece. Hace 20 mil años, aproximadamente, cuando los primeros pobladores llegaron a la cuenca de México y vivían como nómadas cazadores y recolectores encontraron varios géneros de cactus de los cuales se alimentaban. El nopal es uno de los mayores y más antiguos registros que se tienen.

Los pegamentos pueden ser de origen natural, como el pegamento a base de mucílago de nopal, esta es una planta abundante por lo que el pegamento se elabora fácilmente, el mucílago de nopal tiene una consistencia espesa o viscosa lo que provoca que este tenga una gran efectividad y con los otros materiales hacen de este pegamento exitoso e innovador; otra característica de este pegamento es su naturalidad ya que no contiene productos químicos que dañen a las personas, como los de acetato de vinilo que también pueden dañar al medio ambiente es de fácil aplicación ya que puede utilizar con un pincel o brocha gracias a su consistencia líquida y esparcible, esto gracias a las pectinas obtenidas del mucílago; otro de los componentes que ocasiona la eficacia es el jugo de limón, este como ácido cítrico nos sirve como conservador y gelificante. Este vegetal habría sido domesticado hace 9 mil años y, junto con el maguey, el maíz y el frijol, fue el alimento principal de los grupos chichimecas. Ellos lo llaman nopalli, voz náhuatl que se transformó en nopal a la llegada de los españoles.La cuenca de México, donde se fundó la Gran Tenochtitlan, es actualmente el hábitat de más de una docena de especies de nopales. Una de ellas, la Opuntia Streptacantha o nopal cardón, es identificada por algunos historiadores como la que aparece en las primeras representaciones del escudo, por sus tunas rojas y por ser endémica del centro y norte de México. Otros opinan que es del género Opuntia-ficus-indica, de tunas verdes y amplia distribución, pero también se menciona al nopal chamacuero (Opuntia tomentosa) y al de espinas lacias (Opuntia lasiacantha), de flores naranja y tunas rojas, mientras otros sostienen que se trataba de la chumbera, Opuntia dejecta, de distribución más tropical, por sus flores largas y con pistilo y estambres sobresalientes.Al colonizar estas tierras los españoles se sorprendieron al encontrar el nopalli, que en náhuatl quiere decir árbol que lleva tunas. Fray Bernardino de Sahagún describió como  “monstruoso” al vegetal cuyo tronco se compone de las hojas y las ramas se hacen de las mismas hojas que son anchas,  gruesas y comestibles. 

El colbón es un  pegamento orgánico en el que basaremos nuestro proyecto, es fabricado con azúcar, harina y vinagre, es 100% ecológico y sirve para todo tipo de tareas 

Las esencias o aceites esenciales son una mezcla compleja de sustancias aromáticas responsable de las fragancias de las flores. Poseen numerosas acciones farmacológicas, por lo que constituyen la base de la aromaterapia, pero además son ampliamente utilizados en perfumería y cosmética, en la industria farmacéutica y en la industria de la alimentación, licorería y confitería.

Los aceites volátiles, aceites esenciales o simplemente esencias, son las sustancias aromáticas naturales responsables de las fragancias de las flores y otros órganos vegetales. Actualmente, sólo se emplea esta definición si se obtienen mediante arrastre en corriente de vapor de agua o por expresión del pericarpio en el caso de los cítricos.

Con excepción de algunas, como la de las almendras amargas, que se producen por hidrólisis de heterósidos, estas esencias se encuentran como tales en la planta. Son sintetizadas y segregadas por determinadas estructuras histológicas especializadas, frecuentemente localizadas sobre o en la proximidad de la superficie de la planta: células oleíferas, conductos o cavidades secretoras, o en pelos glandulosos. Pueden, asimismo, estar depositadas en tejidos específicos como en el pericarpio de los frutos cítricos; en los pétalos de las rosas; en la corteza, tallo y hojas de la canela; en las maderas del alcanforero y sándalo; en los pelos glandulares de hojas, tallos y flores de la menta; en las raíces de la valeriana, etc. Con frecuencia están asociadas con otras sustancias, como gomas y resinas, y tienden a resinificarse por exposición al aire. En el mundo vegetal están muy extendidas en numerosas especies botánicas. Son especialmente abundantes en las coníferas, lamiáceas, apiáceas, mirtáceas, rutáceas y asteráceas. Se le atribuyen variadas funciones en las plantas como protección frente a insectos y herbívoros, adaptación frente al estrés hídrico y son de gran importancia en la polinización, debido a que constituyen elementos de comunicación química por su volatilidad y marcado olor.

Características generales

Los aceites esenciales, en general, constituyen del 0,1 al 1% del peso seco de la planta. Son líquidos con escasa solubilidad en agua, solubles en alcoholes y en disolventes orgánicos. Cuando están frescos, a temperatura ambiente, son incoloros, ya que al oxidarse se resinifican y toman un color amarillento oscuro (lo que se previene depositándolos en recipientes de vidrio de color topacio, totalmente llenos y cerrados perfectamente). La mayoría de los aceites son menos densos que el agua (salvo excepciones como los aceites esenciales de canela, sasafrás y clavo) y con un alto índice de refracción.

En cuanto a su composición química, a excepción de las esencias derivadas de heterósidos (como la de las almendras amargas y mostaza), son generalmente mezclas complejas de constituyentes muy variables que pertenecen, de forma casi exclusiva, al grupo de los terpenos y, en menor medida, al grupo de los compuestos aromáticos derivados del fenilpropano (aldehído cinámico, eugenol, anetol, aldehído anísico y safrol, entre otros). Los compuestos terpénicos están formados por unidades de isopreno (5 carbonos), que pueden ser monoterpenos (10 carbonos) y sesquiterpenos (15 carbonos). Estos monoterpenos y sesquiterpenos pueden ser, a su vez, acíclicos, monocíclicos y bicíclicos, y también oxigenados y no oxigenados.

Algunos aceites son casi monomoleculares, ya que poseen casi en exclusiva un solo componente, otros son ricos en 2-3 moléculas. Pero la mayoría son polimoleculares, puesto que contienen 3-4 moléculas mayoritarias, un cierto número de moléculas minoritarias y, en ocasiones, centenares de moléculas diferentes que sólo están presentes en trazas.

Métodos de obtención

Los aceites esenciales se pueden obtener por distintos métodos. El más frecuente es la extracción en corriente de vapor (destilación). Otros métodos aplicables en casos concretos son la expresión en frío del pericarpio de los cítricos, el denominado enflorado con grasas a temperatura ambiente para extraer algunos aromas florales delicados (jazmín, azahar, rosa) y la extracción con disolventes orgánicos a temperatura ambiente.

Hidrolatos

El agua que se recoge al finalizar un proceso de destilación recibe el nombre de hidrolato. En ella queda retenida, de una forma totalmente natural, una pequeña cantidad de aceite esencial, así como metales, mucílagos y oligoelementos. Debido a esto, algunos de estos hidrolatos poseen propiedades terapéuticas interesantes. El agua de rosas y el agua de azahar son los dos hidrolatos que más se han desarrollado gracias a la cosmética y a la industria alimentaria.

El agua de rosas es un excelente tónico, calmante y regenerador cutáneo, muy apropiada para las pieles secas, y el agua de azahar tonifica la piel y, por vía oral, es particularmente apropiada para las personas nerviosas y estresadas.

Las propiedades de los aceites esenciales son muy variables debido a la heterogeneidad de sus componentes. Algunas de las moléculas presentes en los aceites esenciales de ciertas plantas poseen gran interés terapéutico, lo que ha dado origen a la aromaterapia. Algunas de estas acciones, por sus efectos sobre la piel, han encontrado también su aplicación en cosmética.

Por otro lado, desde el punto de vista toxicológico, los aceites esenciales son potencialmente tóxicos (a pesar de estar considerados en el ámbito popular como productos naturales poco peligrosos), ya que fácilmente puede darse una sobredosificación, incluso con aceites esenciales de plantas que en sí mismas son muy poco tóxicas. Además, algunos muestran una toxicidad específica por tener componentes que atraviesan la barrera hematoencefálica y que afectan al sistema nervioso central, como ocurre con la tuyona, que abunda en las esencias de ajenjo, tuya y salvia.

Entre las acciones farmacológicas de los aceites esenciales las más destacables son las siguientes:

Poder antiséptico

Esta acción antiséptica, que no antibiótica, se manifiesta frente a un gran número de bacterias patógenas e incluye ciertas cepas antibiorresistentes. Algunos aceites son también activos frente a hongos inferiores responsables de micosis e incluso frente a levaduras (Candida). Compuestos como el citral, geraniol, linalol o timol muestran un poder antiséptico muy superior al del fenol.

Propiedades irritantes

Utilizados por vía externa, productos como la esencia de trementina provocan un aumento de la microcirculación, rubefacción importante, sensación de calor y, en ciertos casos, ligera acción anestésica local. Son muy numerosos los distintos preparados de uso tópico que incorporan aceites esenciales destinados a aliviar esguinces, agujetas, distensiones y otras algias articulares o musculares.

Por vía interna, producen irritación a distintos niveles: los aceites esenciales de eucalipto, niaulí y pino estimulan las células del mucus y aumentan los movimientos de los cilios del árbol bronquial. De manera análoga, algunos aceites esenciales pueden, a nivel renal, producir vasodilatación y causar un efecto diurético (enebro).

Objetivo

Elaborar una alternativa natural de pegamento escolar a base de aloe vera, mucílago de nopal y esencias naturales que favorezca al medio ambiente

Justificación

Elaboramos este tema ya que queríamos crear una alternativa natural, y sustentable para reducir la contaminación que producen los pegamentos comerciales. 

Nosotras esperamos que con un pegamento de mucílago de nopal y aloe vera podamos ayudar en este problema y poder reducir dicha cifra .

El mucílago de nopal tiene la capacidad de formar redes moleculares y retener fuertemente grandes cantidades de agua, así como de modificar propiedades como viscosidad, elasticidad, textura, retención de agua, además de que es un buen gelificante, espesante, y emulsificante, mientras que el aloe vera produce dos sustancias que se usan en productos para el cuidado de la salud: un gel transparente y un látex amarillo. Por lo general, las personas utilizan el gel transparente de la sábila de forma tópica en cremas y ungüentos para tratar quemaduras, la psoriasis e incluso el acné. Algunas personas también toman el gel por vía oral para tratar ciertas afecciones. El látex de sábila, que es un laxante, se toma por vía oral para tratar el estreñimiento.

Hipótesis

Si logramos crear una alternativa natural, sustentable y económica a base de aloe vera, mucílago natural y esencias naturales para reemplazar el pegamento comercial, entonces podríamos favorecer al medio ambiente

Método (materiales y procedimiento)

  1. Materiales:
  • Un recipiente hondo.
  • Una pala o cuchara,para remover la mezcla.
  • 30 ml de agua.
  • Una penca de aloe vera.
  • 10 ml de mucílago de nopal. 
  • Esencia de lavanda (puede ser natural o en aceite).
  • 125 ml de leche desnatada
  • 25 ml de vinagre
  • ½  cucharada de bicarbonato

Procedimiento:

  1. Coloca 125ml de leche en un recipiente.
  2. Añade 25 ml de vinagre.
  3. Mezclar para obtener una mezcla homogénea.
  4. Calienta la solución y agita hasta que se hagan grumos.
  5. Esperar hasta que los grumos se asienten.
  6. Filtra y aparta el material en fase sólida.
  7. Mezclar el mucílago de nopal con el aloe
  8. Mezcla las dos soluciones
  9. Añade bicarbonato de sodio
  10. Listo tienes tu pegamento

Galería Método

Resultados

La mezcla va a empezar a soltar un poco de mal olor por el vinagre, y se hacen un poco de grumos por la lecha cortada. Al final dejamos 2 pruebas con y sin refrigeración. Con refrigeración puede durar más de 2 meses sin que salgan bacterias. Pero sin refrigeración dura hasta un mes sin bacterias.

Algunos de nuestros resultados fueron que el pegamento puede resistir en la intemperie sin refrigeración un máximo de un mes y medio, ya que a partir de este empiezan a surgir bacterias; por lo tanto, se recomienda refrigerarlo.

Realizamos un cultivo de bacteria por cada marca de leche después de 10 días se obtuvieron resultados en las que la marca Forti Leche generaron menor cantidad de bacteria.

Galería Resultados

Discusión

La mezcla va a empezar a soltar un poco de mal olor por el vinagre, y se hacen un poco de grumos por la lecha cortada. Al final dejamos 2 pruebas con y sin refrigeración. Con refrigeración puede durar más de 2 meses sin que salgan bacterias. Pero sin refrigeración dura hasta un mes sin bacterias.

Algunos de nuestros resultados fueron que el pegamento puede resistir en la intemperie sin refrigeración un máximo de un mes y medio, ya que a partir de este empiezan a surgir bacterias; por lo tanto, se recomienda refrigerarlo.

Realizamos un cultivo de bacteria por cada marca de leche después de 10 días se obtuvieron resultados en las que la marca Forti Leche generaron menor cantidad de bacteria.

Conclusiones

En conclusión , el pegamento fue un éxito, se logró pegar cualquier tipo de material correctamente, con las 3 diferentes marcas de leche. Pero “la mejor” marca resultó ser ‘Forti leche’, ya que esta fue la que menos bacterias produjo.

Bibliografía

Mayo Clinic. (2021). Áloe. 09/02/2022, de Mayo Clinic Sitio web: https://www.mayoclinic.org/es-es/drugs-supplements-aloe/art-20362267

Paulina Sánchez solano Oscar Aguilar Ruiz Hugo Arciga rojas. (2017). Pegamento a base de mucilago de nopal. 09/02/2022, de UNIVERSIDAD DEL VALLE DE MEXICO, SC CAMPUS HISP Sitio web: http://vinculacion.dgire.unam.mx/vinculacion-1/Memoria-Congreso-2017/trabajos-ciencias-biologicas/medio-ambiente/24.pdf

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography