plásticos biodegradables: derivados a favor del...
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CENTRO EDUCATIVO “CRUZ AZUL”
BACHILLERATO UNAM SI
CLAVE: 6914
Plásticos biodegradables: Derivados a favor del tratamiento de nuestro entorno vital
Clave del proyecto: CIN2017A10124
Área: Ciencias biológicas, Químicas y de la salud
Disciplina: Medio ambiente Biología
Modalidad: Experimental
Autores:
Ana Belén Infanzón Godínez
Denisse Cabrera Mecott
Raiza Santiago Martínez
Asesor:
Martha Elena Hernández Moreno
Raymundo José Altamirano Aguilar
Lagunas, Oaxaca Febrero de 2017.
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Resumen Ejecutivo: La problemática generada por el uso excesivo de plásticos convencionales y su efecto
contaminante ha llevado a proponer nuevos materiales que sean amigables con el
ambiente y que a partir de sus componentes tengan un menor tiempo de degradación
con menores costos de fabricación.
En base a la problemática planteada se dice que los plásticos biodegradables son la
forma más natural de cuidar el medio ambiente e inducir a las industrias al cambio de
rumbo en su producción, para ir reconstruyendo nuestro entorno vital, de forma que los
derivados del petróleo vayan en disminución y nuestra contribución a la contaminación
sea también reducida considerablemente, por ello, hemos investigado: ¿qué beneficios
traen los plásticos biodegradables para el medio ambiente? y ¿qué importancia tienen
las proteínas y los carbohidratos (moléculas de residuos orgánicos) en la elaboración
de plásticos biodegradables?.
Se sabe que las moléculas orgánicas desempeñan un gran trabajo en unión de otros
compuestos para formar películas delgadas, flexibles, duras, resistentes e
impermeables, las principales características que debe presentar un plástico. Por otro
lado, en los plásticos biodegradables también se consideró y se puso a prueba la
biodegradabilidad y si son o no compostables. Hacemos hincapié en la importancia de
saber diferenciar los siguientes términos, el primero (biodegradabilidad) hace referencia
a la degradación por acción de microorganismos ya sea en presencia o en ausencia de
oxígeno, mientras que la segunda (compostable) se refiere a si es útil como abono para
las plantas, es decir, crear composta. La importancia de estos dos términos en nuestra
investigación es porque son la clave para determinar si nuestros plásticos
biodegradables pueden funcionar o no, sin ser dañados o afectados fácilmente en sus
propiedades organolépticas por factores externos como la humedad, temperatura, etc.
Para así ser utilizados sin preocupaciones y sobre todo con la misma confianza que se
le da a un plástico convencional. Es de mencionar que hay moléculas orgánicas que
resultan ser más eficaces que otras, en cuanto a las propiedades que deben cumplir
para pasar la prueba de semejanza a los plásticos convencionales, mientras que unas
presentan mayor dureza, otras no son resistentes; estas variaciones dan lugar a la
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modificación de las medidas utilizadas de los ingredientes, y también permiten
comprobar qué polímero es más recomendable usar. Cabe mencionar que el material
más utilizado para la fabricación de plásticos biodegradables compostables es el
almidón de maíz, que se convierte en un polímero con propiedades similares a los
productos regulares de plástico. Los residuos orgánicos que se utilizaron para realizar
las pruebas fueron: almidón de papa, almidón de arroz, almidón de maíz, fibra de coco,
fibra de tomate, exoesqueleto de camarón, leche.
Si bien, se realizaron muchas pruebas, en donde se identificó que la clave está en
saber manejar las cantidades que permiten integrar mejor los ingredientes en la
formación de la película. Después de su elaboración, el tiempo que tarda en formarse
como plástico es mínimo y no requiere de algún tipo de cuidado o vigilancia en sí, es
decir, solo se deja secar, esto es importante porque parte de este proyecto es hacer
que otras personas participen en esta idea de usar plásticos biodegradables, de tal
manera que puedan elaborarlos ellos mismos en sus hogares.
Es importante mencionar que el procedimiento que se siguió para la elaboración de los
plásticos biodegradables, se basó en mezclar todos los ingredientes y posteriormente
calentarlos hasta tener como resultado una mezcla homogénea, dejando secar las
pruebas en cajas de petri de 24 a 48 hrs, dependiendo de la prueba.
Por otro lado, una vez ya obtenido los plásticos se comenzó a hacer las pruebas de
biodegradabilidad en donde se pesaron 130 gr de tierra, enterrando en ella fragmentos
de 1x1cm de las pruebas experimentales y mojando la misma tierra con 25 ml de agua.
Se mantiene en observación y cada 48 hrs se le agregó otros 25 ml de agua.
El proceso y las pruebas de biodegradabilidad, arrojaron los siguientes resultados: las
pruebas que presentaron rasgos de resistencia (muy pocos) tenían como ingrediente en
común el ácido acético, los de flexibilidad contenían glicerina o grenetina, ingredientes
que permiten integrar el resto de los componentes y proporcionan mínima elasticidad en
la película obtenida. La biodegradabilidad es la que mayormente se encontró presente
en las características que demostraron nuestras pruebas, porque a las 96 hrs ya se
podía ver algunos hongos, esto demuestra que los microorganismos están actuando
conforme se deshace la película orgánica en la tierra. La dureza que se manifestó en
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cada prueba fue muy favorable en algunas, esto es por la concentración de ácido
acético que tenía ya que éste se mezclaba e integraba muy bien con los otros
componentes. Para el análisis de moldeabilidad varias pruebas resultaron muy
dispuestas, esto es porque presentaban también características de flexibilidad lo cual
permitía una manipulación más fácil de la película. Las películas que sí eran
impermeables estaban relacionadas a su dureza o resistencia generalmente, esto es
para asegurarse de que no traspase algún líquido.
Después de haber obtenido los resultados experimentales, se puede decir que nuestros
objetivos si se cumplieron, ya que se logró identificar el residuo orgánico más eficiente
para la elaboración de un plástico biodegradable, los cuáles fueron el ácido acético, la
glicerina y la grenetina, ya que se observó que presentaban buenas propiedades, como
lo son la flexibilidad, la resistencia y la dureza.
De igual manera se comparó la biodegradabilidad de todas las pruebas elaboradas con
los diferentes residuos orgánicos, en donde resultó, que todas dieron un aspecto de
descomposión al cuarto día, mostrando pequeños hongos.
Cabe mencionar que la hipótesis sí se validó, debido a que al utilizar los residuos
orgánicos se facilitó la obtención de distintos plásticos biodegradables.
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Resumen: El incremento acelerado de generación de residuos de plásticos derivados del petróleo y el aumento en el precio de este recurso no renovable demandan nuevas alternativas de tratamiento, entre las cuales surge una disposición en sustituir tales plásticos por bioplásticos. Por ello, este proyecto de investigación se centra en construir plásticos biodegradables utilizando residuos orgánicos que contengan proteínas y aporten almidones, así como identificar los tiempos de degradación de los plásticos obtenidos. Los bioplásticos son materiales biodegradables que provienen de recursos renovables (residuos orgánicos) los cuales en algunos casos presentan propiedades similares a los plásticos que utilizamos día a día y que están elaborados a partir de petróleo. En esta investigación experimental se presentan los residuos orgánicos con proteínas y almidones como almidón de papa, almidón de arroz, almidón de maíz, fibra de coco, fibra de tomate, exoesqueleto de camarón y leche que pueden ser eficientes para la elaboración de un plástico biodegradable. Después de haber obtenido los resultados experimentales, se puede decir que nuestros objetivos si se cumplieron, ya que se logró identificar el residuo orgánico más eficiente para la elaboración de un plástico biodegradable, los cuáles fueron el ácido acético, la glicerina, la grenetina y el almidón; ya que se observó que presentaron buenas propiedades. De igual manera se comparó la biodegradabilidad de todas las pruebas obtenidas con los diferentes residuos orgánicos, en donde resultó que todas dieron un aspecto de descomposición al cuarto día, mostrando hongos por encima de la tierra en donde fue enterrada la prueba.
Palabras clave: Plástico, Compostable, Residuos orgánicos, Biodegradables, Almidón
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ABSTRACT: The rapid increase in plastics waste derived from oil and the increase in the price of this non-renewable resource demand new treatment alternatives, which is a provision to replace such plastics by bioplastics. That is why this research is focused on build biodegradable plastics using organic waste that contain proteins and provide starches as well as identifying the length of time of degradation of plastics. Biodegradable plastics come of renewable resources (organic waste) which in some cases have similar properties to those plastics we use in our daily life and are made out of oil. In this experimental research are presented organic waste with proteins and starches that can be used to produce biodegradable plastic. After having achieved the experimental results, it is possible to make our objectives if they met, since it was able to identify the most efficient organic residue for the production of a biodegradable plastic, which were acetic acid, glycerine, grenetina and Starch. They were found to have good properties. Likewise, the biodegradability of all the tests obtained with the various organic residues was compared, where it turned out that all of them gave a decay appearance on the fourth day, showing fungi up the soil where the test was buried.
Key words: Plastic, Compostable, Organic waste, Biodegradable, Starch.
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Índice Introducción: ------------------------------------------------------------------------------------------------- 8
Planteamiento del problema: ---------------------------------------------------------------------------- 8
Objetivo general: -------------------------------------------------------------------------------------------- 9
Objetivos específicos: ------------------------------------------------------------------------------------- 9
Hipótesis: ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 9
Justificación: ------------------------------------------------------------------------------------------------- 9
Marco teórico: ------------------------------------------------------------------------------------------------ 9
Metodología: ------------------------------------------------------------------------------------------------ 13
Resultados: -------------------------------------------------------------------------------------------------- 20
Discusión: ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 25
Conclusión: -------------------------------------------------------------------------------------------------- 26
Recomendaciones y futuras líneas de investigación: -------------------------------------------- 27
Bibliografía y Electrografía: ------------------------------------------------------------------------------ 29
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Introducción: La escasez y el aumento en el precio del petróleo, sumado al incremento de la
contaminación ambiental, actúan de forma conjunta con el fin de promover el desarrollo
de nuevos productos amigables con el medioambiente y que no estén elaborados con
combustibles fósiles. En este contexto, los plásticos biodegradables se ajustan
perfectamente a los nuevos requerimientos e inquietudes industriales y sociales
(Caballero, S/A).
Obtener un plástico biodegradable, capaz de contener todo tipo de productos líquidos,
con las características necesarias para poder sustituir el plástico convencional, se ha
convertido en una necesidad, ante el grave daño que los polímeros derivados de
hidrocarburos están ocasionado al medio ambiente. Varios son los intentos que se han
hecho, en busca de ese tan ansiado plástico biodegradable.
Con la idea de contribuir en ese proyecto, para nuestros experimentos retomamos las
experiencias de otras investigaciones, adicionando otros materiales que consideramos
podrían mejorar la calidad y el costo del plástico.
Por ejemplo, un ingrediente diferente, fue el exoesqueleto de crustáceos, de la misma
manera agregamos leche. Los resultados obtenidos demuestran que es posible la
elaboración de plásticos biodegradables, tal vez la duración de ellos no se iguala al
plástico convencional, pero de lo que estamos seguros es que, al ser biodegradable,
cumpliría con su función y sin dañar el medio ambiente.
Cabe mencionar que el consumo mundial anual de los plásticos convencionales
provenientes del petróleo es de más de 200 millones de toneladas, con un incremento
anual de aproximadamente el 5% (Pacheco, 2014).
Planteamiento del problema: • ¿Qué tipo de moléculas orgánicas son eficientes para la construcción de
plásticos biodegradables?
• ¿Qué beneficios adicionales tiene la elaboración de plásticos biodegradables?
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Objetivo general: Construir plásticos biodegradables utilizando residuos orgánicos que contengan
proteínas y aporten almidones, así como identificar los tiempos de degradación de los
plásticos obtenidos.
Objetivos específicos: • Elaborar plásticos biodegradables con características similares a los
convencionales.
• Identificar cuál es el residuo orgánico más eficiente para la elaboración de un
plástico biodegradable.
• Comparar la biodegradabilidad de los plásticos elaborados con diferentes
residuos que contengan proteínas y almidones.
Hipótesis: Al utilizar los residuos orgánicos derivados de diversos vegetales, leche y el
exoesqueleto de crustáceos, que contienen gran cantidad de proteínas y almidones se
facilitará la obtención de plásticos biodegradables, que ayudaran a la reducción de la
contaminación del entorno en el que vivimos.
Justificación: La problemática generada por el uso excesivo de plásticos convencionales y su efecto
contaminante ha llevado a proponer nuevos materiales que sean amigables con el
ambiente y que a partir de sus componentes tengan un menor tiempo de degradación
con menores costos de fabricación.
Marco teórico: El incremento acelerado de residuos plásticos derivados del petróleo y el aumento en el
precio de este recurso no renovable demandan nuevas alternativas de tratamiento y
tecnología, entre las cuales surge una tendencia en sustituir tales polímeros por
plásticos biodegradables.
La palabra plástico se refiere a los materiales sintéticos obtenidos mediante fenómenos
de polimerización que generalmente son derivados del petróleo (Segura,2014).
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El plástico es la tercera aplicación del petróleo más usada en el mundo, y al
año consumimos 200 millones de toneladas en el planeta. Es contaminante y no
biodegradable (puede tardar hasta más de 1000 años en descomponerse). Además los
residuos que generan los plásticos se desecha y llegan a los océanos son responsables
de la muerte de especies marinas y aves que las ingieren (ballenas, tortugas marinas,
albatros…), y suponen un problema grave para el medio ambiente. (Acciona, S/A)
Así mismo la palabra biodegradable se refiere al término que se aplica siempre en
relación a una sustancia química, cuando sucede que la misma se descompone como
consecuencia de un proceso biológico natural (Definición ABC, 2014).
En búsqueda de una solución a los problemas ambientales que originan los plásticos se
han desarrollado plásticos biodegradables a partir de materias primas renovables, es
decir de residuos orgánicos. Estos productos no son sólo biodegradables, sino también
compostables, lo cual significa que el material puede biodegradarse por acción
microbiológica en un corto período de tiempo y sin dejar residuos visibles ni tóxicos
(Bioworks, 2013).
Los plásticos biodegradables se fabrican a partir de biopolímeros muy abundantes en la
naturaleza como los carbohidratos y proteínas. Para convertir los biopolímeros en
plásticos biodegradables se les agrega un plastificante y otros aditivos para mejorar sus
propiedades.
La degradación genera cambios que experimenta el polímero en su estructura química
(pérdida de uno o más átomos de carbono) ocasionados por la acción de determinadas
condiciones medioambientales. La biodegradación por su parte consiste en una
descomposición aerobia o anaerobia por acción de microorganismos. La
biodegradación puede ser: parcial, consiste en la alteración en la estructura química del
material y la pérdida de propiedades específicas. O total, producción de CO2 (bajo
condiciones aeróbicas) y metano (bajo condiciones anaeróbicas), agua, sales,
minerales y biomasa.
Microorganismos aerobios: polímero + O2-àCO2+H2O + biomasa + residuo (solventes).
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Microorganismos anaerobios: polímeroàCO2 + CH4 + H2O + biomasa + residuo (Pira,
2009).
Los polímeros se definen como macromoléculas compuestas por una o varias unidades
químicas llamadas monómeros. Los monómeros son las unidades químicas que se
repiten a lo largo de toda la cadena de un polímero, por ejemplo el monómero del
polietileno es el etileno, el cual se repite ´x´ veces a lo largo de toda la cadena.
Existen un gran abanico de materiales cuya composición se basan en polímeros, todos
los plásticos, los recubrimientos de pintura, los adhesivos, los materiales compuestos,
etc... Son ejemplos de materiales basados en polímeros que utilizamos en nuestro día
a día (Losadhesivos.com, S/A).
Los polímeros no degradables son: PE (plástico de polietileno), PET (plástico derivado
del petróleo), PP (Polímero termoplástico), PS (poliestireno), PVC (material
termoplástico obtenido del cloruro de vinilo).
Los polímeros degradables son: almidón, celulosa, poliácido láctico, etc (Pira, 2009).
Mientras el plástico convencional es compuesto por polietileno sintetizado a partir del
petróleo, el plástico biodegradable es compuesto por ácido poliláctico y éste es
sintetizado a partir de algún producto natural, la gran ventaja de un material como este
es que es menos contaminante su producción, que es 100% reciclable, tomando en
cuenta que el abastecimiento de materia prima se encuentra mucho menos
comprometido (Feria de las ciencias UNAM, S/A).
En base a esto, las características que deben tener los plásticos biodegradables deben
ser similares a las que caracterizan a los plásticos convencionales para que estos
puedan ser reemplazados, a continuación se mencionan:
1. Flexibilidad
2. Fácilmente moldeables
3. Resistentes
4. Buena capacidad de barrera a la humedad (Jackxter, 2011)
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Ventajas del plástico biodegradable
1. Reducen la huella de carbono.
2. Suponen un ahorro energético en la producción.
3. No consumen materias primas no renovables.
4. Reducen los residuos no biodegradables, que contaminan el medio ambiente.
5. No contienen aditivos perjudiciales para la salud como ftalatos o bisfenol A.
6. No modifican el sabor y el aroma de los alimentos contenidos (Acciona, S/A).
El almidón es el polisacárido de reserva alimenticia predominante en las plantas. Está
realmente formado por una mezcla de dos polímeros, amilosa y amilopectina,
constituidos por unidades de glucosa (Caballero, S/A). Los almidones comerciales se
obtienen de las semillas de cereales particularmente de maíz, trigo, arroz, y de algunas
raíces y tubérculos, particularmente de patata.
Los plásticos biodegradables de almidón, son los que se clasifican como
“compostables”. Los plásticos compostables son una nueva generación de plásticos
que son biodegradables; suelen derivarse de materiales naturales como el almidón, la
celulosa, la proteína de soja y el ácido láctico. Además, su producción no produce
elementos nocivos o tóxicos; y pueden descomponerse en agua y dióxido de carbón, al
someterlos al proceso de producción de compostaje.
El material más utilizado para la fabricación de plásticos biodegradables compostables
es el almidón de maíz, que se convierte en un polímero con propiedades similares a los
productos regulares de plástico. Otras resinas compostables, provienen del almidón de
papa, la proteína de soya y la celulosa.
La mayoría de las resinas compostables imitan a las propiedades del plástico. Las
resinas tienen propiedades diferentes, en cuanto a la resistencia de tensión, de
impacto, barrera de oxígeno y resistencia general al calor. Los plásticos biodegradables
toman diferentes cantidades de tiempo en degradarse completamente. Esto está
condicionado por el material, y se deben descomponer en una entidad especializada
para producir composta, donde se puedan alcanzar las altas temperaturas necesarias
para degradar el material. Los términos biodegradable, degradable y compostable
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suelen usarse indiscriminadamente, aunque en realidad son diferentes y no todos los
materiales se comportan de la misma manera (Octavio, 2014).
La pectina es una fibra natural que se encuentra en las paredes celulares de las plantas
y alcanza una gran concentración en las pieles de las frutas. No toda la fruta la tiene en
gran cantidad y además depende mucho su proporción según el estado de maduración
de ésta, ya que cuanto más madura está la fruta menos cantidad de pectina posee. La
pectina reacciona con el ácido que posee la fruta para formar un gel. Cuando la pectina
es calentada junto con el azúcar se forma una red, que se endurecerá durante el
enfriado (Food-info, 2014).
Alguno de los usos del ácido acético es como mordiente en soluciones fijadoras, para la
preservación de tejidos y como ingrediente de compuestos adhesivos (Cruz, 2012), esto
quiere decir que en la elaboración de plásticos biodegradables ayuda a que este tenga
más resistencia debido a que todas las moléculas se pegan.
El uso de los bioplásticos se está extendiendo su uso en varios sectores:
en medicina (prótesis, hilos de sutura…), en alimentación (productos de catering,
envases de usar y tirar…), juguetes, e incluso en el mundo de la moda (Versace cuenta
con una línea de ropa, Ingeo, hecha de maíz) y, por supuesto, bolsas biodegradables
(Acciona, S/A).
Otra aplicación innovadora es el “Arboform”, plástico fabricado a base de una mezcla de
lignina con fibras naturales. Puede ser moldeado en forma convencional y reemplaza
acabados de madera (Pira, 2009).
Metodología: En este apartado se presenta el fundamento metodológico, que utilizamos para conocer
distintos métodos de elaboración de plásticos biodegradables, tomando como materia
prima residuos orgánicos, que sean de fácil recolección en el hogar o en las tiendas
comerciales cercanas.
Se sabe que al realizar una investigación se inicia con el diseño de una metodología
entendida ésta como un “conjunto de etapas y reglas que se siguen durante la
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investigación” (Jurado,2011). Existen varios métodos científicos; entendido el método
como un “instrumento para la investigación científica que consiste en permitir al
investigador la observación sistemática de ciertas partes de la naturaleza con el
propósito de no sólo a una clasificación y descripción precisa de ella sino también a la
explicación” (Lemes, 2010).
Lo primero que se hizo fue la elección del tema, en seguida se realizó una lluvia de
ideas en la cual cada integrante del equipo aportó sus conocimientos del tema, y
además cada uno de los residuos orgánicos que se deseaban ocupar para la
experimentación, tomando en cuenta la efectividad para un buen resultado. Como
segundo paso se construyó el planteamiento del problema el cual se trata de
“establecer la problemática de tu investigación” (Normas APA,2016). A su vez se
trabajó con los objetivos, entendidos como el “enunciado claro y preciso de lo que se
planea lograr” (Jurado, 2011) así sean generales o específicos. Continuamos con la
elaboración de nuestra hipótesis entendida como una “respuesta probable y provisional
que damos al comienzo de la investigación” (Jurado, 2011), justificamos la elección de
nuestro tema, así mismo elaboramos el marco teórico donde fijamos nuestra postura,
éste “trata los antecedentes o marco referencial y las consideraciones teóricas del tema
de investigación” (Normas APA,2016).
A continuación se presentarán los pasos que se dieron para la parte experimental en
donde se elaboraron las distintas muestras de plásticos biodegradables con residuos
orgánicos. Para esto, se llevó a cabo un estudio documental, para poder conocer la
infinidad de procedimientos que existen para su elaboración con distintos materiales,
eligiendo de éstos los más específicos y con mejores resultados.
Para la elaboración de las pruebas se utilizaron los siguientes materiales:
• Vaso de precipitados de 250 ml.
• 1 probeta de 50 ml.
• 1 probeta de 10 ml.
• Plancha de calentamiento.
• Toallas de papel.
• Termómetro.
• Colador.
• Papel filtro.
• Agitador.
• Cajas de petri.
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• Cuchillo.
• Cuchara.
• Licuadora.
• Recipiente para calentar.
• Balanza.
Para la elaboración de las pruebas, se consideraron las cantidades y tipo de sustancias
que se muestran en la tabla 1.
Tabla 1. Tabla de cantidades y sustancias utilizadas en las pruebas.
PRUEBA 5 PRUEBA 6 PRUEBA 7 PRUEBA 8
20 ml. de agua.
15 ml. de ácido
acético.
10 ml. de glicerina.
60 g. de cáscara de
plátano.
5 ml. de limón.
160 g. de papa.
225 ml. de agua.
10 g. de bicarbonato
de sodio.
10 ml. de ácido
acético.
10 ml. de glicerina.
20 g. de almidón de
papa.
70 ml. de agua.
70 ml. de ácido
acético.
50 g. de almidón de
maíz.
40 ml. de glicerina.
90 ml. de leche.
20 ml. de ácido
acético.
PRUEBA 1 PRUEBA 2 PRUEBA 3 PRUEBA 4
28 ml. de ácido
acético.
250 ml. de leche.
35 ml. de ácido
acético.
250 ml. de leche.
5 g. de almidón de
maíz.
40 ml. de agua
destilada.
4 ml. de glicerina.
6 ml. de HCl 0.1 M.
4 ml. de NaOH.
10 g. de almidón de
maíz.
40 ml. de agua
destilada.
2 ml. de pectina.
4 ml. de glicerina.
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PRUEBA 9 PRUEBA 10 PRUEBA 11 PRUEBA 12
10 ml. de agua.
10 ml. de ácido
acético.
10 ml. de glicerina.
10 g. de grenetina.
10 g. de almidón de
maíz.
30 ml. de leche.
10 ml. de ácido
acético.
10 g. de grenetina.
30 ml. de leche.
10 ml. de ácido
acético.
10 g. de grenetina.
10 g. de almidón de
maíz.
10 ml. de ácido
acético.
10 g. de grenetina.
10 ml. de glicerina.
10 g. de almidón de
papa.
PRUEBA 13 PRUEBA 14 PRUEBA 15
10 ml. de ácido
acético.
10 ml. de glicerina.
10 g. de grenetina.
10 g. exoesqueleto
de camarón en polvo.
10 ml. de ácido
acético.
10 g. de grenetina.
10 ml. de glicerina.
10 g. fibra de tomate
en polvo.
10 ml. de ácido
acético.
10 g. de grenetina.
10 ml. de glicerina.
10 g. de fibra de coco
en polvo.
Para todas las pruebas se procedió a mezclar todos los ingredientes y posteriormente a
calentarlos hasta tener como resultado una mezcla homogénea, dejando secar las
pruebas en cajas de petri de 24 a 48 hrs, dependiendo de las pruebas.
A continuación se muestra el procedimiento que se llevó a cabo para la elaboración de
cada muestra.
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FIG.1 y 2 Materiales que se ocuparon: 10 ml. de glicerina, 10 ml. de ácido acético, 10 gr. de grentina, 10 gr. de almidón, balanza, caja de petri, probeta de 10 ml, cristalizador y agitador.
FIG. 3 Se pesan 10 gr. de grenetina.
FIG. 4 Se pesan 10 gr. de almidón de papa.
FIG. 5 Se mide 10 ml. de glicerina.
FIG. 6 Se mide 10 ml. de ácido acético (vinagre).
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FIG. 7 Después de haber pesado y medido los ingredientes se vierten en el cristalizador.
FIG. 8 Se pone a calentar la mezcla en la plancha de calentamiento.
FIG. 9 Con ayuda del agitador la mezcla se disuelve.
FIG. 10 Da como resultado una mezcla homogénea.
FIG. 11 La mezcla se vierte en cajas de petri y se extiende.
FIG. 12 Se deja secar al aire libre hasta que se pueda despegar de la caja de petri.
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Una vez ya elaborados los plásticos biodegradables, se comenzó con las pruebas de
biodegradabilidad, en donde se pesaron 130 gr de tierra, enterrando en ella pequeños
pedazos de las pruebas experimentales y mojando la misma tierra con 25 ml de agua.
Se mantiene en observación y cada 48 hrs se le agregó otros 25 ml de agua.
A continuación se muestra el procedimiento que se llevó a cabo:
FIG. 13 Materiales que se ocuparon: Balanza, 130 gr. de tierra, 25 ml. de agua, pequeños pedazos de muestra, recipiente.
FIG. 14 Se pesa 130 gr. de tierra.
FIG. 15 Se revuelve la tierra con los pedazos de muestra.
FIG. 16 Se agregan 25 ml. de agua hasta que la tierra este húmeda.
FIG. 17 La prueba se deja reposar hasta observar las reacciones de los microorganismos.
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Resultados: A continuación se muestran las características que se obtuvieron de cada una de las pruebas en los experimentos.
*CLAVE:
0= sin
1= con
PRU
EBA
BIO
DEG
RA
DA
BIL
IDA
D
DU
REZ
A
FLEX
IBIL
IDA
D
MO
LDEA
BIL
IDA
D
IMPE
RM
EAB
ILID
AD
RES
ISTE
NC
IA
1 1 0 0 0 0 0
2 1 0 0 0 0 0
3 0 1 0 0 1 1
4 0 0 0 0 0 0
5 0 0 0 0 0 0
6 1 0 1 1 0 0
7 1 0 1 1 1 0
8 0 0 0 0 0 0
9 1 1 1 1 1 1
10 1 1 1 1 1 0
11 1 1 1 1 1 1
12 1 1 1 1 1 1
13 0 1 1 1 1 1
14 0 0 1 0 0 0
15 0 1 1 1 0 1
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A continuación se presentan la descripción de experimentación en cada prueba:
FIG. 18 Prueba 1:
En esta prueba se pudo observar que el experimento no mostró dureza, flexibilidad, moldeabilidad, impermeabilidad ni resistencia, por lo tanto no se cosidera un plástico.
FIG. 19 Prueba 2:
De la misma manera que la prueba uno, no mostró características de un plástico.
FIG. 20 Prueba 3:
En esta tercera prueba, solo se observa dureza, impermeabilidad y resistencia.
FIG. 21 Prueba 4:
De igual forma que la prueba 1 y 2 no se observa dureza, flexibilidad, moldeabilidad, impermeabilidad y resistencia.
FIG. 22 Prueba 6:
En esta prueba se observa flexibilidad y moldeabilidad, pero no se observa dureza, impermeabilidad y resistencia.
FIG. 21 Prueba 5:
Esta prueba no muesta dureza, flexibilidad, moldeabilidad, impermeabilidad ni resistencia.
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FIG. 23 Prueba 7:
La prueba solo muestra flexibilidad, moldeabilidad e impermeabilidad.
FIG. 24 Prueba 8:
No se observa dureza, flexibilidad, moldeabilidad, impermeabilidad ni resistencia en esta prueba.
FIG. 25 Prueba 9:
Resultó ser la primera prueba que cumple con todas las características de un plástico convencional: dureza, flexibilidad, moldeabilidad, impermeabilidad, resistencia.
FIG. 26 Prueba 10:
Se observa dureza, flexibilidad, moldeabilidad e impermeabilidad, excepto resistencia.
FIG. 27 Prueba 11:
Segunda prueba que cuenta con dureza, flexibilidad, moldeabilidad, impermeabilidad y resistencia, capaz de suplir a un plástico convencional.
FIG. 28 Prueba 12:
Se observa dureza, flexibilidad, moldeabilidad, impermeabilidad y resistencia, por lo tanto cuenta con las características de un plástico.
FIG. 29 Prueba 13:
En la prueba se observa dureza, flexibilidad, resistencia, impermeabilidad y moldeabilidad, se considera un plástico.
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A continuación se presentan los resultados de las pruebas de biodegradabilidad:
FIG. 32 Prueba 1:
Sí se muestra biodegradabilidad, pero es poca.
FIG. 33 Prueba 2:
De igual manera se muestra poca reacción con los microorganismos, es decir sí hay biodegradabilidad.
FIG. 34 Prueba 3:
Primera muestra que no reacciona ante los microorganismos, es decir no existe biodegradabilidad.
FIG. 30 Prueba 14:
La prueba no muestra cracterísticas semejantes a las de un plástico convencional, ya que solo se observa flexibilidad.
FIG. 31 Prueba 15:
Cuenta con la mayoría de las características de un plástico, excepto impermeabilidad ya que por partes se encuentra hueca la prueba.
24
FIG. 37 Prueba 6:
Se observa una mayor biodegradabilidad.
FIG. 38 Prueba 7:
Sí se muestra biodegradabilidad.
FIG. 40 Prueba 9:
De igual manera se muestra biodegradabilidad.
FIG. 35 Prueba 4:
Segunda muestra en donde no se observó biodegradabilidad.
FIG. 36 Prueba 5:
De igual forma no se observa biodegradabilidad.
FIG. 39 Prueba 8:
En esta prueba no se observa biodegradabilidad.
25
Discusión: Se obtuvieron resultados muy variados de las distintas pruebas por las características
ya sea de resistencia, impermeabilidad o biodegradabilidad que aportaba cada
FIG. 41 Prueba 10:
Las reacciones de biodegradabilidad se observan en esta prueba.
FIG. 42 Prueba 11:
Si se observa biodegradabilidad.
FIG. 43 Prueba 12:
Se observa poca reacción de los microorganismos, pero si hay biodegradabilidad.
FIG. 44 Prueba 13:
No se observa reacción de los microorganismos, es decir no hay biodegradabilidad.
FIG. 45 Prueba 14:
En esta prueba no se observa biodegradabilidad.
FIG. 46 Prueba 15:
No se observa biodegradabilidad en la prueba.
26
ingrediente en la conformación del bioplástico. Los que presentaron rasgos de
resistencia (muy pocos) tenían como ingrediente en común algún ácido (acético o
clorhídrico), los de flexibilidad contenían glicerina o grenetina, ingredientes que
permiten integrar el resto de los componentes y proporcionan mínima elasticidad en la
película obtenida. La biodegradabilidad es la que mayormente se encontró presente en
las características que demostraron nuestras pruebas, porque a las 96 hrs ya se podía
ver algunos hongos, esto demuestra que los microorganismos están actuando conforme
se deshace la película orgánica en la tierra. La dureza que se manifestó en cada
muestra fue muy favorable en algunas, es por la concentración de ácido acético que
tenía y cómo este se mezclaba e integraba muy bien con los otros componentes. Las
características que se observaron en una película orgánica dura, era la apariencia de
yeso y aunque se intentó no se consiguió romperlo. Para el análisis de moldeabilidad
varias pruebas resultaron muy dispuestas, esto es porque presentaban también
características de flexibilidad lo cual permitía una manipulación más fácil de la película,
se debía hacer muy rápido o ésta comenzaba a secarse, esto hacía más difícil
adaptarlo a alguna forma deseada. Las películas que sí eran impermeables estaban
relacionadas a su dureza o resistencia generalmente, esto es para asegurarse de que
no traspase algún líquido o incluso el plástico biodegradable que se forme pueda
transportar sustancias líquidas. Después de algunos intentos fallidos, se identificó
cuáles podrían ser las causas, como una de ellas se tomó a las cantidades que podrían
alterar la formación del bioplástico, por ello a las pruebas que se elaboraron
posteriormente se les incluyó las mismas proporciones de cada ingrediente, además de
utilizar materiales clave para todas. Estas correcciones permitieron que se consiguieran
resultados más favorables y efectivos, porque las películas mostraron todas las
características que se requiere en un plástico, por lo cual, ya se pudo considerar a
nuestras pruebas como plásticos biodegradables.
Conclusión: Se llegó a la conclusión de que los plásticos biodegradables son de gran importancia
para el mundo actual, ya que efectivamente mejora las condiciones de contaminación
27
ambiental, debido a su gran biodegradabilidad a un corto plazo, aunque por otro lado, la
elaboración de dichos plásticos es relativamente larga y tardada, pero con materiales y
residuos orgánicos que son fáciles de conseguir a un bajo costo.
Analizando cada una de las características de los plásticos convencionales con las de
los plásticos biodegradables, descubrimos que ambos plásticos son flexibles, duros,
moldeables, impermeables y resistentes, sin dejar atrás lo más importante: son
biodegradables.
Con este proyecto de investigación se puede exhortar a la sociedad a la disminución del
uso de plásticos convencionales, prefiriendo usar bolsas de otros materiales (tela) que
puedan ser recicladas.
Después de haber obtenido los resultados experimentales, se puede decir que nuestros
objetivos si se cumplieron, ya que se logró identificar el residuo orgánico más eficiente
para la elaboración de un plástico biodegradable, los cuáles fueron el vinagre y la
glicerina, ya que se observó que presentaban buenas propiedades, como lo son la
flexibilidad y la resistencia.
De igual manera se comparó la biodegradabilidad de todas las pruebas elaboradas con
los diferentes residuos orgánicos, en donde resultó, que todas dieron un aspecto de
descomposión al cuarto día, mostrando pequeños hongos de color blanco.
Cabe mencionar que la hipótesis sí se validó, debido a que al utilizar los residuos
orgánicos se facilitó la obtención de distintos plásticos biodegradables.
Recomendaciones y futuras líneas de investigación: Una vez concluido el trabajo de investigación, nos permitimos hacer las siguientes
recomendaciones:
• Informar sobre las ventajas y desventajas del uso de los plásticos
convencionales y plásticos biodegradables.
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• Promover el uso de bolsas biodegradables, que se utilizan en el súper o al ir de
compras.
• Difundir los efectos que causa el plástico convencional tanto a la sociedad, como
al medio ambiente.
• Desarrollar y experimentar más aplicaciones que pueden tener los plásticos
biodegradables, ya sea, en el hogar, trabajo o industrias. Esto es para reducir el
uso de los plásticos convencionales.
• Dar orientación a la población en general para separar los desechos de envases
hechos con biopolímeros, para su óptimo reciclaje, ya que no se deben de
mezclar con los plásticos convencionales al momento de reciclar.
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