Medio Ambiente

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

PJ-MA-02 Vasos biodegradables a partir de almidón de maíz.

Asesor: Laura Saldaña

Equipo [ ]: Hannia Abril Cruz Hernandez(Primero Copan ) , Loreto Renata Garcia Hernandez(Primero Copan) , Natalia Llera Medina(Primero Copan )

Resumen

El desperdicio orgánico del maíz es conocido como olote, este residuo agrícola surge al separar el grano de la mazorca de maíz del cual se  obtiene grandes cantidades, en promedio cada tonelada de maíz genera 170 kg de olote, es decir, 144 millones de toneladas aproximadamente en un año, convirtiéndose en un problema muy grande  para los agricultores, que deciden reducirlo a cenizas de las cuales el 100% de estos son un recurso agrícola natural que hasta el momento no se ha podido aprovechar, y además al realizar esta acción provocan una gran contaminación ambiental debido al humo que se genera de la quema de estos.

En la actualidad existen los plásticos convencionales  los cuales tardan aproximadamente de 100 – 1000 años en desintegrarse y generan cantidades muy perjudiciales para el medio ambiente por lo que la  gran mayoría de estos terminan tirados en las calles, mares e incluso en cualquier comunidad generando una gran contaminación que no solo nos afecta a nosotros sino a cualquier ser vivo en el ecosistema.

Nuestro proyecto se enfoca a tratar de dar una nueva alternativa  para poder parar con toda esta contaminación que hemos arrastrado desde hace muchos años, ya que nuestros vasos a diferencia de otros están diseñados para poder degradarse en un tiempo de aproximadamente mes después de su uso; lo que hace una gran alternativa para el uso de vasos convencionales  de plástico o de unicel que por su barato costó la gente decide usar en vez de algún otro material menos perjudicial. 

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ENGARGOLADO

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LONAS

 

Pregunta de Investigación

¿Como elaborar vasos biodegradables a partir de almidón de maíz?

Planteamiento del Problema

El funcionamiento de las industrias petroquímicas que son la fuente de producción del  plástico tradicional el cual está compuesto por un polímero denominado polietileno sinterizado que se utilizan en la fabricación de vasos de uso común, desechable y de difícil degradación, han llegado a convertirse en un  problema muy grave generando daños al planeta, debido al proceso de fabricación y a los gases que emiten las fábricas petroleras, estos al ser la base de elaboración de la mayoría de los productos de consumo de un solo uso que pueden tardar aproximadamente entre 100-1000 años.

Tan solo en la CDMX y Área Metropolitana solo existen tres centros de reciclado de plástico, y solo uno cerca de nuestra comunidad. 

La ONU señala que cada año se lanzan al mar ocho millones de toneladas de plástico. De todo tipo: bolsas, botellas y envoltorios. Y se da por hecho que si seguimos a este ritmo en poco más de diez años habrá más plásticos que peces en el mar.

Antecedentes

El olote del maíz se encuentra entre las fuentes de recursos no maderables con un alto contenido de xilanas, por lo que ha sido considerado de interés como fuente alternativa de diferentes compuestos químicos de interés comercial o industrial

Es importante señalar que el término residuo hace alusión a aquellas materias originadas en las actividades de producción y consumo que no han alcanzado, en el contexto en que se producen, ningún valor económico; ello puede deberse tanto a la falta de tecnología adecuada para su transformación y aprovechamiento, así como a la existencia de un limitado mercado para los productos recuperados (Costa et al, 1991). De datos recientes sobre la producción mundial de maíz en el 2010 (844 millones de toneladas) puede estimarse que se generan alrededor de 144 millones de toneladas de olote por año (FAOSTAT, 2012).En este sentido, el uso o aplicación química del olote ha estado muy restringido debido a la dificultad que existe para acceder a sus componentes (carácter recalcitrante) e incompleta caracterización química, así como la valoración de sus principales productos (lignina, celulosa y hemicelulosas). Estos aspectos han limitado su utilización y conducido a la quema del olote como recurso o al esparcimiento de sus residuos a la intemperie, generando un problema de contaminación ambiental. Entre los usos del olote que han sido reportados en la literatura se encuentran la aplicación como forraje para rumiantes, soporte para disminuir la erosión en la tierra y también como sustratos para la producción de la enzima xilanasa.

Por otro lado, el alto contenido de hemicelulosas (34%) del olote, del cual aproximadamente el 94% corresponde a xilanas, hacen muy atractivo este residuo para el desarrollo de fertilizantes nitrogenados con acción prolongada o de lenta liberación.

Sus propiedades son sobresalientes por no crear atmósferas contaminantes y se puede usar en partes móviles como acoplamientos articulados, baleros de acero, subestaciones eléctricas, tanques de combustible y esferas de gas por la seguridad que ofrece el ser material no conductor ni productor de electricidad.

Además de que sirve como leña para cocinar diferentes alimentos.

El aprovechamiento integral de los desechos de maíz, como medida de utilización de residuos agroindustriales y el implemento de técnicas de síntesis de los residuos

agroindustriales; obteniendo así furfural un aldehído de gran importancia como solvente industrial y usado en la fabricación de resinas poliméricas entre otras aplicaciones.

La industrialización del maíz es una de las actividades agroindustriales que genera un gran valor técnico y económico, puesto que permite obtener productos que son consumidas en forma directa o como insumos de otras industrias, lo cual resuelve un problema de fundamental interés para los países productores en vías de desarrollo siendo así México.

 

En la actualidad no existen investigaciones sobre un vaso de totalidad de olote , únicamente de Isaí Pérez, que solo tiene 12 años , pero es un ejemplo del talento que se encuentra a lo largo y ancho del país. A su corta edad, inventó un tipo de vasos desechables a partir de residuos del olote -la parte central de la mazorca de maíz cuando ha perdido los granos.Es abrumador pensar que cada vaso de plástico que hemos utilizado en nuestra vida podría tardar hasta mil años en degradarse. ¡Cada uno! El plástico es un material omnipresente Mientras tú contemplas esta incómoda realidad.

El proceso para fabricar los vasos biodegradables a partir del olote es el siguiente:

  • Se hierven los olotes para suavizarlos.
  • Se cortan en pedazos muy pequeños y se muelen hasta crear una pasta.
  • A esta pasta se le agrega vinagre y glicerina.
  • Se utiliza algún molde (por ejemplo, un vaso de vidrio) para darle forma de vaso a la mezcla y se deja secar durante un día.

 

Objetivo

Elaborar vasos biodegradables a partir de almidón de maíz. 

Justificación

Actualmente disminuir la contaminación es una situación que preocupa a la sociedad; pues los hábitos que se han adquirido en relación al cuidado del medio ambiente son negativos, pues se ha normalizado utilizar productos desechables los cuales en su generalidad están hechos con plástico y derivados de este. La importancia de buscar un material que pueda ser alternativa para intentar reemplazarlo y que además sea biodegradable es cada vez mayor.

Se han encontrado varias investigaciones, por ejemplo la revista de la Facultad de Ciencias y Tecnología de la Universidad Tecnológica de Panamá sobre la factibilidad del procesamiento del almidón logrando un producto plástico-natural, por medio de la polimerización. Es por eso que en este proyecto obtendremos éste almidón, directo de la pulverización del olote del maíz, además de la mezcla homogénea de la glicerina y ácido acético

Esto ayudará a disminuir la contaminación que existe proveniente del plástico.

Hipótesis

Si logramos elaborar vasos a partir de almidón de maíz entonces ayudaremos a disminuir el uso del plástico.

Método (materiales y procedimiento)

Ingredientes:

  • 90 gramos de olote molido.
  • 60 mililitros de agua.
  • 30 gramos de harina de maíz industrializada.
  • 60 gramos de glicerina.
  • 60 mililitros de vinagre.
  • 1 cascara de platano sin floemas.
  • 8 gramos de grenetina.
  • 500 mililitros de agua.

 

Método: 

1-En una licuadora se colocan 90 gr de olote molido (6 cucharadas  soperas) con 60 ml de agua (4 cucharadas de agua)  hasta lograr una mezcla homogénea, se agregan 30 gr de harina de maíz (2  cucharadas de harina de maíz, maicena), 60 gr de glicerina  (6 cucharadas), 60 ml de vinagre (4 cucharadas) y 1 cáscara de plátano sin floemas. 

 

2-Después poner todo a licuar por 3 minutos hasta que todo quede completamente disuelto, hecho esto vertemos la mezcla en una cacerola para poner a calentar por 10 minutos.Cuando la mezcla tome una forma homogénea y parezca un gel pero sin dejar de mover en un solo momento, sacamos de la estufa y dejamos reposar aproximadamente 3 horas. 

 

3-Cuando la mezcla ya está completamente a temperatura ambiente, moldeamos con las manos la forma del vaso y dejamos reposar por otros minutos, en una  cacerola aparte ponemos a disolver 8 gramos de grenetina en 500 mililitros de agua por 15 minutos, después con ayuda de una brocha recubrimos 2 veces nuestro vaso con la mezcla de grenetina con agua, y dejamos secando aproximadamente 16 horas. 

 

4-Pasado esto ponemos el vaso en una charola para así poder meter a un horno previamente calentado a 260 grados por media hora; cuando el vaso ya está dentro lo dejamos por 45 minutos a la misma temperatura.

 

5-Pasado el tiempo en el horno sacamos la charola y dejamos enfriar a temperatura ambiente aproximadamente 4, después de estos pasos ya está listo para ser utilizado. 

 

Galería Método

Resultados

Después de muchos intentos para poder lograr la elaboración del vaso lo probamos con agua natural para ver su efectividad, la cual fue muy buena al igual que con agua y con refresco a pesar de sus diferentes componentes, el sabor de la bebida no cambió en lo absoluto y no era desagradable su olor ni su estructura, se dejó reposar el vaso con refresco para poder ver cuánto tiempo podía contener el refresco sin que este se traspasara, pasada esa noche el vaso solo traspaso una pequeña gota en la servilleta que le servía como base, esto significa que el vaso puede darse un uso continuo durante varias horas seguidas, por lo que es una gran alternativa para el uso de los plásticos actuales.

 

 

 

Galería Resultados

Discusión

Al empezar el procedimiento nosotras tuvimos  muchos  problemas que consistían en que el olote era muy difícil de moler por lo que lo experimentamos ,pasándolo    por una licuadora, un molcajete, un procesador y un molino, a pesar de eso tiempo después decidimos volver a intentar con el molino que era la herramienta con más potencia que teníamos  para poder  molerlo, asi que dejamos reposar el olote una semana al sol para que se pudiera secar, al transcurrir la semana cortamos en trozos pequeño el olote; ya cortado pasamos esos trozos cerca de dos horas por el molino una y otra vez hasta lograr que quedara completamente pulverizado. 

En relación con las pruebas las primeras su mezcla era completamente líquida por lo que optamos por  agregarle un poco de harina de maíz industrializada para poder ver si con ella el vaso pudiera quedar firme, afortunadamente ayudo a que pudiera tener mas la textura de un gel para así ser moldeado correctamente.

Después de estas pruebas decidimos  buscar mas informacion para asi poder  emplear un material con el que no se pudiera cuartear ya que con la harina de maíz el vaso se cuartea en unas pocas horas, por lo que decidimos emplear la cascara de plátano que es un desecho orgánico al igual que el olote,  volvimos a hacer mas pruebas para poder comprobar su efectividad y aunque la mayoría fueron buenas la mezcla era demasiado blanda. 

Por lo que volvimos a cambiar la metodología para poder agregar  grenetina y  meterlo al horno por 45 minutos para que su textura fuera rigida y resistente y principalmente para que no se cuarteara y no se traspasara el líquido del vaso. Afortunadamente con este método no se tuvieron que hacer muchos intentos para que pudiera quedar de manera correcta.                                                                        

Conclusiones

 

Al finalizar nuestra investigación, podemos concluir en que el olote en efecto es un material con el cual se pueden fabricar vasos que sean rígidos y tengan la misma resistencia que un plástico original,  Con el método y los ingredientes adecuados el vaso llegó al objetivo ya que tiene un uso como el plástico original y los materiales no son caros, su uso puede ser continuo y tiene una durabilidad que dura varias horas. Encontrando los materiales y el método correctos es muy fácil poder fabricar diversos vasos para uso común. 

 

Bibliografía

 

Summary


The organic waste of corn is known as corn, this agricultural residue arises when separating the grain from the corncob from which large quantities are obtained, on average each ton of corn generates 170 kg of corn, that is, approximately 144 million tons in one year, becoming a very big problem for the farmers, who decide to reduce it to ashes, of which 100% of these are a natural agricultural resource that until now has not been able to take advantage of, and also when carrying out this action they cause a great environmental contamination due to the smoke generated from the burning of these.

Currently there are conventional plastics which take approximately 100 – 1000 years to disintegrate and generate very harmful amounts for the environment, so the vast majority of these end up lying on the streets, seas and even in any community generating a large Pollution that affects not only us but any living being in the ecosystem.

Our project focuses on trying to give a new alternative to be able to stop all this contamination that we have carried for many years, since our glasses, unlike others, are designed to be able to degrade in a time of approximately a month after use; which makes a great alternative to the use of conventional plastic or unicel glasses that because of their cheap cost people decide to use instead of some other less harmful material.

Research Question

How to make biodegradable cups based on cornstarch?

Problem approach

The operation of the petrochemical industries, which are the source of production of traditional plastic, is composed of a polymer called sintered polyethylene which is used in the manufacture of common, disposable and difficult degradation vessels, have become a very serious problem generating damage to the planet due to the manufacturing process and the gases emitted by the oil factories. These are the basis for the elaboration of most of the single-use consumer products that can take approximately 100-1000 years to decay.

There are only three plastic recycling centers in Mexico City and the Metropolitan Area and only one near our community.

The UN notes that eight million tons of plastic are thrown into the sea every year, of all kinds: bags, bottles, and wrappers. And it is taken for granted that if we continue at this rate in just over ten years there will be more plastics than fish in the sea.

 

Background

Corn corn is among the non-wood resources with a high content of xylan, so it has been considered of interest as an alternative source of different chemical compounds of commercial or industrial interest. It is important to note that the term waste refers to those materials originating from production and consumption activities that have not reached, in the context in which they are produced, any economic value; This may be due both to the lack of adequate technology for its transformation and use, as well as to the existence of a limited market for the recovered products (Costa et al, 1991). From recent data on world corn production in 2010 (844 million tons) it can be estimated that around 144 million tons of corn are generated per year (FAOSTAT, 2012) .In this sense, the chemical use or application of corn It has been very restricted due to the difficulty that exists to access its components (recalcitrant character) and incomplete chemical characterization, as well as the evaluation of its main products (lignin, cellulose and hemicelluloses). These aspects have limited its use and led to the burning of the pot as a resource or to the spreading of its residues outdoors, generating a problem of environmental contamination. Among the uses of the corn that have been reported in the literature are the application as forage for ruminants, support to reduce soil erosion and also as substrates for the production of the enzyme xylanase.

On the other hand, the high content of hemicelluloses (34%) in the corn, of which approximately 94% corresponds to xylan, makes this residue very attractive for the development of nitrogen fertilizers with long or slow release action. Its properties are outstanding for not creating polluting atmospheres and it can be used in moving parts such as articulated couplings, steel bearings, electrical substations, fuel tanks and gas spheres for the safety offered by being a non-conductive material and producer of electricity. In addition to serving as firewood for cooking different foods. The integral use of corn waste, as a measure of use of agro-industrial waste and the implementation of waste synthesis techniques agroindustrial; Thus obtaining furfural an aldehyde of great importance as an industrial solvent and used in the manufacture of polymeric resins among other applications. The industrialization of corn is one of the agro-industrial activities that generates great technical and economic value, since it allows us to obtain products that are consumed directly or as inputs from other industries, which solves a problem of fundamental interest to producer countries in development pathways being Mexico.

Currently there is no research on a glass of totality of the cob, only from Isaí Pérez, who is only 12 years old, but is an example of the talent found throughout the country. At his young age, he invented a type of disposable cup from waste from the cob – the central part of the ear of corn when it has lost its kernels. It is overwhelming to think that each plastic cup we have used in our lives could take up to a thousand years to degrade. Each! Plastic is an omnipresent material While you contemplate this uncomfortable reality. The process to make biodegradable cups from the pot is as follows: The ears are boiled to soften them. They are cut into very small pieces and ground to a paste. Vinegar and glycerin are added to this paste. A mold (for example, a glass cup) is used to shape the mixture into a glass and it is left to dry for a day.

 

Objective

To make biodegradable cups based on corn starch.

Justification

Currently, reducing pollution is a situation that worries society; because the habits which have been acquired in relation to the care of the environment have been negative, since it has been normalized to use disposable products which in general are made with plastic and derivatives thereof. The importance of looking for a material that could be an alternative to try to replace it and that is also biodegradable is growing.

Several investigations have been found, for example, in the journal of the Faculty of Science and Technology of the Technological University of Panama, on the feasibility of starch processing achieving a plastic-natural product, through polymerization. That is why in this project we will obtain this starch, directly from the pulverization of the corncob, in addition to the homogeneous mixture of glycerin and acetic acid.

This will help to reduce the contamination that comes from the plastic.

 

Hypothesis

If we can make biodegradable cups based on corn starch, then we can help to reduce the use of plastic.

Method (materials and procedure)

Ingredients:

90 grams of ground corn cob.

60 milliliters of water.

30 grams of industrialized corn flour.

60 grams of glycerin.

60 milliliters of vinegar.

1 banana peel without phlegm.

8 grams of grenetina.

500 milliliters of water.

 

Method:

1-In a blender, place 90 gr of ground corncob (6 tablespoons) with 60 ml of water (4 tablespoons of water) until a homogeneous mixture is achieved, add 30 gr of corn flour (2 tablespoons of corn flour, cornstarch), 60 g of glycerin (6 tablespoons), 60 ml of vinegar (4 tablespoons) and 1 banana peel without phloem.

2-Then put everything to liquefy for 3 minutes until everything is completely dissolved, done this we pour the mixture into a saucepan to heat 10 minutes.When the mixture takes a homogeneous shape and looks like a gel but still moving in a single moment, we remove from the stove and let it rest for approximately 3 hours.

3-When the mixture is completely at room temperature, we mold the shape of the glass with our hands and let it rest for other minutes, in a separate saucepan we dissolve 8 grams of gelatin in 500 milliliters of water for 15 minutes, then with the help of a brush we cover our glass 2 times with the mixture of grenetina with water, and let it dry for approximately 16 hours.

4-After this we put the glass on a tray so that we can put it in a previously heated oven at 260 degrees for half an hour; when the glass is already inside we leave it for 45 minutes at the same temperature.

5-After the time in the oven we take out the tray and let cool at room temperature approximately 4, after these steps it is ready to be used.

Results

After many attempts to make a cup, we tried it with natural water to see its effectiveness, which was very good as well as with water and with soft drink despite its different components, the taste of the drink did not change at all and its smell and structure were not unpleasant, the cup was filled with soda to see how long it could resist, after night the cup only passed a small drop in the napkin that It served as a base, this means that the cup can be used continuously for several hours in a row, making it a great alternative for the use of current plastics.

 

 

Discussion

At the beginning of the procedure we had many problems that consisted of the corn being very difficult to grind, so we experienced it, passing it for a blender, a molcajete, a processor and a mill, despite that time later we decided to try the mill again, which was the most powerful tool we had to be able to grind it, so we let the corn stand for a week in the sun to that it could dry, as the week went by we cut the cob into small pieces; Once cut, we pass these pieces about two hours through the mill over and over again until it is completely pulverized.

In relation to the first tests, its mixture was completely liquid, so we opted to add a bit of industrialized corn flour to see if the glass could be firm with it, fortunately it helped to have more of a gel texture to so be properly molded.

After these tests we decided to look for more information so that we could use a material that could not be cut since with the cornmeal the glass cracks in a few hours, so we decided to use the banana peel, which is a waste organic like the olote, we did more tests to verify its effectiveness and although most of them were good the mixture was too soft.

So we changed the methodology again to be able to add grenetine and put it in the oven for 45 minutes so that its texture was rigid and resistant and mainly so that it did not crack and the liquid in the glass did not leak. Fortunately, this method did not take many attempts to make it fit correctly.

Conclusions

At the end of our research, we can conclude that the corn is indeed a material with which cups can be made that are rigid and have the same resistance as an original plastic. With the appropriate method and ingredients, the glass reached the objective since it has a use as the original plastic, and the materials are not expensive, its use can be continuous and it has a durability that lasts for several hours. Finding the correct materials and method it is very easy to be able to make various cups for common use.

Bibliography

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* Anonymous. (2018). They create disposable products from the cob. August 15, 2019, from Blog IEU Website: https://blog.ieu.edu.mx/index.php/tendencia/434-crean-productos-desechables-a-part-del-olote

* CityExpress. (2018). Isaí Pérez, the boy who created disposable cups from the residue of the cob. November, 10,2019, from Blog Hoteles Website: https://www.cityexpress.com/blog/isai-perez-el-nino-que-creo-vasos-desechables-part-del-residuo-del-olote

* Cruz, M. (2015). Properties of corn (Olote). November 15,2019, from Scribd Website: https: //es.scribd.com/doc/292848907/Propiedades-Del-Maíz-Olote

* Fernández, I. (2019). Olote of corn, an agricultural residue that improves the country’s economy. August 15,2019, from Xilinat Website: https://www.xilinat.com/olote-de-maiz-un-residuo-agricola-que-mejora -the country’s economy/