PJ – MA – 97 BIO-PLASTIC

El proyecto tiene como objetivo diseñar un plástico biodegradable llamado Bio-Plastic, elaborado a partir de seda de araña y celulosa de madera. La seda de araña es un material natural muy resistente, flexible y ligero, producido en las hileras del abdomen de las arañas y utilizado por ellas para construir telarañas, refugios y otras actividades. Sus propiedades la convierten en una opción interesante para desarrollar nuevos materiales sostenibles.Por otro lado, la celulosa de madera es un polímero natural muy abundante que forma parte de las paredes celulares de plantas y árboles. Debido a su disponibilidad y características, es ampliamente utilizada como base para crear materiales ecológicos y renovables. Al combinar la resistencia de la seda de araña con la abundancia y biodegradabilidad de la celulosa, el Bio-Plastic busca ser una alternativa al plástico convencional, el cual tarda muchos años en degradarse y causa contaminación ambiental. Este proyecto pretende contribuir al cuidado del medio ambiente mediante la creación de un material innovador, sostenible y con potencial para aplicaciones futuras en diferentes industrias.

The project aims to design and create an innovative biodegradable plastic, called Bio-Plastic, composed of spider silk and wood cellulose. Spider silk is one of nature’s most versatile materials, coming from special structures in spiders abdomens called spinnerets. This protein is used by spiders in various activities, such as building webs to catch prey, creating shelters, and even in courtship. Some species of spiders have the ability to produce different types of silk, which makes them even more interesting for use in manufacturing materials.
On the other hand, wood cellulose is a natural polymer present in the cell walls of plants and trees. It is the main component of wood and plant fibers and is found combined with other substances such as lignin, hemicelluloses and fatty acids. Being one of the most abundant substances in nature, cellulose represents an excellent option to be used in the creation of sustainable plastics.
The purpose of Bio-Plastic is to offer an ecological alternative to conventional plastic, reducing the environmental impact caused by traditional plastics, which are difficult to biodegrade. The combination of spider silk and wood cellulose allows the creation of a biodegradable material, less harmful to the environment and which could change the way we produce plastics in the future. 2

In proyecto kipia in tlamantli ma mochihua se plástico tlen hueli mopanoltia ipan tlalli (biodegradable) tlen itoka Bio-Plastic, tlen mochihua ika seda de araña ihuan celulosa de cuahuitl.

In seda de araña se tlamantli tlen mochihua ipan in arañas, tlen nel chicahuac, malleable ihuan tletlaxilli. Inin tlamantli quichihuah ipan in inemilis ipan itlacayo, campa quichihuah in telarañas, incalmeh ihuan occequi tequitl. Ipan itech in cualtzin tlamantli tlen kipia, hueli mochihua se cuali tlamantli para yancuic materiales tlen amo quipolohuah in tlalticpac.

Ihuan nojkia, in celulosa de cuahuitl se polímero natural tlen nel miac onca ipan tlalticpac, ihuan mochihua ipan in calpan tlen kipiah in cuameh ihuan plantas. Ika ipampa nel miac onca ihuan ipampa itech cualtzin tlamantli tlen kipia, miacpa quitequihuiah para mochihua materiales ecológicos ihuan renovables.

Ihcuac mopatla in chicahualiztli tlen kipia in seda de araña ihuan in miac tlen onca celulosa de cuahuitl, in Bio-Plastic quinequi mochihuas se occe tlamantli tlen huelis mopatla in plástico tlen momachtia axan. In plástico tlen momachtia axan huehca quipiya para mopanoltis ipan tlalli ihuan quichihua tlen amo cuali ipan in tlalticpac.

Inin proyecto quinequi quipalehuis in tlamantli tlen itoka tlalticpac (medio ambiente) ika in mochihualiztli se material yancuic, sostenible ihuan tlen huelis quitequihuizqueh ipan miac industrias ipan tonali tlen hualas.

Los plásticos se utilizan actualmente en casi todas las industrias desde la construcción y la electrónica hasta la agricultura y la industria textil y nos acecha en el agua embotellada. Pero el plástico no solamente se adentra en el océano, sino que está en todas partes. Está en nuestra agua potable y cae en nuestra lluvia, y los estudios demuestran que la nociva contaminación por plástico afecta de manera desproporcionada a las comunidades más desfavorecidas. No importa quién seas o dónde vivas, el plástico ya está en tu cuerpo. Por esta razón es importante encontrar alternativas para sustituir este material por uno que no afecte nuestro entorno. Esto nos ha llevado a una investigación sobre que materiales pueden ser utilizados para lo comentado anteriormente. Dando como resultado que la tela de araña es uno de los materiales más versátiles de la Tierra. Esta proteína creada con unos órganos especiales denominados hileras puede utilizarse para el transporte, el refugio, el cortejo y la captura de presas de muchas formas creativas. En nuestro proyecto nos daremos a la tarea de demostrar que esta proteína puede ayudarnos a sustituir el plástico.

Hoy en día millones de materiales dañinos como el plástico son desechados de forma errónea, lo cual hace que la contaminación vaya incrementando, nuestro proyecto busca prevenir que materiales como estos se dejen de utilizar y que así el índice de 6
contaminación por plásticos (específicamente pet) vaya bajando. Con base en estos argumentos se tomó la decisión de desarrollar un plástico biodegradable para ayudar al medio ambiente.

¿Será posible elaborar un material similar al plástico PET a base de componentes naturales como los son la tela de araña y la celulosa de madera?

El uso de plásticos ha aumentado debido a su bajo costo y resistencia, siendo el PET uno de los más utilizados en envases y empaques. Sin embargo, este material causa un grave problema ambiental porque tarda muchos años en degradarse. Esto provoca acumulación de residuos en ecosistemas y la formación de microplásticos que afectan a los seres vivos. Aunque existen programas de reciclaje, gran parte del plástico no se procesa adecuadamente. Por ello, es importante investigar materiales naturales como la seda de araña y la celulosa de madera para desarrollar alternativas biodegradables al PET.

Será posible elaborar un material similar al plástico PET a base de componentes naturales como los son la tela de araña y la celulosa de madera.

Desarrollar un producto alternativo al plástico utilizando una combinación de tela de araña y celulosa de madera con el fin de reducir la contaminación ambiental generada por los desechos plásticos.

2.1 PLÁSTICO
El plástico es cualquier material que mediante compresión, puede cambiar de forma y conservar esta de modo permanente. Un plástico está compuesto principalmente por polímeros, largas cadenas de carbono e hidrógeno derivadas del petróleo o gas natural.
Ejemplos comunes son el Polietileno, el Polipropileno y el Polietileno tereftalato. 7
Además, contiene aditivos como plastificantes y colorantes que mejoran sus propiedades.
Es difícil de biodegradar porque sus enlaces químicos son muy fuertes y resistentes.
En vez de desaparecer, suele fragmentarse en microplásticos que permanecen en el ambiente por muchos años. El plástico es un tipo de material fabricado a partir de polímeros, que son largas cadenas de moléculas con unidades repetitivas.
Los plásticos están compuestos por largas cadenas de átomos de carbono e hidrógeno, enlaces excesivamente fuertes y difíciles de romper, incluso para las enzimas de bacterias y animales, es por eso que los plásticos tardan en degradarse entre 100 y 1000 años.

2.4 Microplásticos
A medida que el plástico se descompone, forma partículas microscópicas llamadas microplásticos que entran en la cadena alimentaria. Estos han sido detectados en el agua potable, en el aire y en alimentos que consumimos, con efectos potencialmente dañinos para la salud humana.
2.5 Producción y huella de carbono
La mayoría de los plásticos están hechos de combustibles fósiles, y su producción contribuye significativamente a las emisiones de gases de efecto invernadero, lo que agrava el cambio climático y deteriora cada vez más la capa de ozono.
2.6 Gestión de residuos ineficientes
Solo el 14% de los plásticos se recicla adecuadamente en el mundo. El 85% termina en vertederos, incineradoras o en el medio ambiente, lo que crea problemas de contaminación a largo plazo.

2.7 Impacto en la salud humana
Algunos productos plásticos contienen químicos tóxicos, como los ftalatos y el bisfenol A (BPA), que pueden filtrarse y afectar negativamente al sistema endocrino y reproductivo humano.
2.8 Celulosa de Madera
La celulosa de madera es un tipo de polisacárido (hidrato de carbono) que se encuentra principalmente en las paredes celulares de las plantas, en especial en la madera. Es un compuesto orgánico que forma la estructura básica de las células vegetales y les da rigidez. La celulosa está formada por largas cadenas de moléculas 9
de glucosa, un tipo de azúcar, unidas entre sí por enlaces químicos. Estas largas cadenas forman fibras muy fuertes y resistentes.
2.9 Telaraña
Una telaraña es una estructura hecha de hilos de seda que producen las arañas, utilizada principalmente para atrapar presas, como insectos, o para crear un refugio. La seda de araña es una proteína producida en glándulas especializadas en el abdomen de las arañas, y estos hilos tienen una gran resistencia y elasticidad. Las telarañas tienen diversas formas y funciones, dependiendo de la especie de araña.
2.10 Glicerina
La glicerina es un compuesto orgánico a base de alcohol de azúcar de consistencia viscosa y carente de color que se encuentra presente en todas las grasas naturales, ya sea de origen animal o vegetal. Esta sustancia tiene la peculiaridad de que siempre ha de utilizarse diluida en agua o mezclada con otros ingredientes. Además, la glicerina, también es conocida como glicerol (que procede del vocablo griego Glykos cuyo significado es dulce) y se remonta al siglo VI antes de Cristo, ya que se adjudica a los pueblos fenicios el conocimiento alquímico de la elaboración de jabón de glicerina.

3.2 Procedimiento
Primero: Medir en la báscula 10 gramos de Celulosa de Madera y 0.5 gramo de telaraña, medir 10 ml de glicerina en el vaso de precipitado de 100 ml.
Segundo: Poner los 10 mililitros de glicerina y los 10 gramos de celulosa de madera en otro vaso de precipitado de 100ml y mezclarlos sin generar calor.
Tercero: Después de 2 minutos agregar la telaraña a la mezcla y volver a mezclar sin generar calor.
Cuarto: Después de 5 minutos poner la mezcla en un recipiente plano.
Quinto: Derretir la cera de abeja a baño maría durante 40 minutos.
Sexto: Mojar el la mezcla con la cera de abeja y dejar enfriar durante 10 minutos.

Para desarrollar nuestro plástico biodegradable, se hicieron 5 pruebas, la primera fue con agua, celulosa de madera y telaraña, los ingredientes no se mezclaron y obtuvimos una consistencia pastosa y se hicieron grumos.
En la segunda prueba hicimos lo mismo pero esta vez calentamos la mezcla y otra vez se hicieron grumos con consistencia seca.
Para la tercera decidimos cambiar el agua por glicerina y los mismos materiales ya mencionados, con esta también se hicieron grumos pero más grandes y esta vez se se veían más separados.
Para la cuarta prueba hicimos todo lo anterior solo que esta vez tratamos de no generar calor obteniendo una consistencia homogénea sin grumos, ligeramente flexible y sólido, pero al ponerlo en agua durante 11 minutos se separó.
La quinta prueba hicimos todo lo anterior solo que esta vez pusimos la cera de abeja después de que se hiciera a baño maría para que esta vez no se separara y durará mayor tiempo.

Para nuestro proyecto “Bio-plastic” se realizaron varias pruebas y experimentaciones, con esto pudimos lograr llegar a nuestro objetivo que era crear un plástico biodegradable para reducir la contaminación en el mundo.
Nos dimos cuenta que trabajar con materiales naturales no era fácil por lo que tuvimos que recurrir a un químico llamado glicerina , la cual nos ayudó a que la mezcla de los ingredientes fuera homogénea. 15
Percibimos que es mejor usar materiales naturales sin la necesidad de usar químicos dañinos para nuestro medio ambiente.
En nuestra investigación nos dimos cuenta que el uso de plásticos comerciales es excesivo y el 60% de ellos terminan en nuestros entornos y tardan mucho en desintegrarse lo cual ocasiona una contaminación desmedida.
Por esta razón nos hemos enfocado en tener una alternativa que sea sustentable para nuestro planeta.

• Bittel, J. (2019, septiembre 16). La seda de araña: uno de los materiales más versátiles del planeta. National Geographic. Recuperado el 24 de octubre de 2024, de https://www.nationalgeographic.es/animales/2019/09/seda-de-arana-materiales-mas-versatiles-del-planeta

• The Nature Conservancy. (s.f.). Enfréntate al plástico. Recuperado el 24 de octubre de 2024, de https://www.nature.org/es-us/que-hacemos/nuestras-prioridades/ciudades-saludables/detener-residuos-plasticos/

• NIVEA. (s.f.). ¿Qué es la glicerina? Recuperado el 9 de diciembre de 2024, de https://www.nivea.es/consejos/piel-bonita/que-es-la-glicerina

• Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO). (s.f.). Aplicaciones de la celulosa y otros derivados. Recuperado el 11 de diciembre de 2024, de https://www.fao.org/4/y5110s/y5110s07.htm

• Sta. Catarina. (s.f.). Datos y estadísticas sobre la contaminación plástica a nivel mundial. Recuperado el 12 de diciembre de 2024, de https://stacatarina.mx/consejos/datos-y-estadisticas-sobre-la-contaminacion-plastica-a-nivel-mundial/