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Los bioplasticos: para una alternativa ecol�gica

 

Bioplastics: an ecological alternative

 

Biopl�sticos: uma alternativa ecol�gica

 

Ronald Javier Pluas-Mora ^I

mscronaldquimico@gmail.com

https://orcid.org/0000-0001-7344-0726 �

 

�Cesar Alejandro Martinez-Aguirre ^II

drcesar_martinez1965@hotmail.com

https://orcid.org/0000-0002-8370-5174 �

 

Ynes Eliza Zambrano-Demera ^III

qfineszambrano@gmail.com

https://orcid.org/0000-0001-9564-8990 �

 

 

Correspondencia: mscronaldquimico@gmail.com

 

Ciencias econ�micas y empresariales ��

Art�culo de investigaci�n

 

 

*Recibido: 15 de agosto de 2020 *Aceptado: 10 de septiembre 2020 * Publicado: 01 de octubre de 2020

 

 

       I.            Mag�ster en Procesamiento y Conservaci�n de Alimentos, Qu�mico y Farmac�utico, Universidad de Guayaquil, Guayaquil, Ecuador.

    II.            Mag�ster en Bioqu�mica Cl�nica, Diploma Superior en Enfermedades Inmunodeficientes En Vih-Sida, Licenciado en Laboratorio Cl�nico, Qu�mico y Farmac�utico, Universidad de Guayaquil, Guayaquil, Ecuador.

�III.            Mag�ster en Bioqu�mica Cl�nica, Qu�mica y Farmac�utica, Universidad de Guayaquil, Guayaquil, Ecuador.

Resumen

El prop�sito de esta investigaci�n fue describir las posibilidades que poseen los productos naturales de car�cter agr�cola para la generaci�n de biopl�sticos amigables con el medio ambiente. Este art�culo de investigaci�n se desarroll� el paradigma interpretativo y el enfoque cualitativo bajo la metodolog�a de tipo revisi�n bibliogr�fica descriptiva, la cual se sustenta en el an�lisis y descripci�n de fuentes documentales secundarias proveniente de libros, art�culos cient�ficos, trabajos de investigaci�n. Para la selecci�n de los documentos, se emple� el muestreo intencional, teniendo en cuenta criterios Para la b�squeda se utiliz� �Google acad�mico� �Scielo�.La poblaci�n estudiada fueron ocho (08) publicaciones, para ser consideradas para el an�lisis de los resultados dado que se encuentran bajo los criterios de selecci�n antes mencionados. Los resultados se�alan que las investigaciones recientes han venido haciendo �nfasis en productos como ma�z, yuca y pl�tanos como materia prima para la generaci�n de biopol�meros resistentes extra�dos a trav�s de procesos que actualmente se consideran como costosos. Se concluye que la preservaci�n del medio ambiente ha impulsado la invenci�n de productos creados a trav�s de la transformaci�n de materia prima biodegradable y amigable como el medio ambiente

Palabras clave: biopl�sticos; biodegradable; almid�n de yuca; ma�z; pl�sticos.

 

Abstract

The purpose of this research was to describe the possibilities that natural agricultural products have for the generation of environmentally friendly bioplastics. This research article developed the interpretive paradigm and the qualitative approach under the descriptive bibliographic review type methodology, which is based on the analysis and description of secondary documentary sources from books, scientific articles, research papers. For the selection of documents, intentional sampling was used, taking into account criteria. For the search, "academic Google" "Scielo" was used. The population studied was eight (08) publications, to be considered for the analysis of the given results that are under the selection criteria mentioned above. The results indicate that recent research has been emphasizing products such as corn, cassava and bananas as raw material for the generation of resistant biopolymers extracted through processes that are currently considered expensive. It is concluded that the preservation of the environment has driven the invention of products created through the transformation of biodegradable and environmentally friendly raw material

Keywords: bioplastics; biodegradable; cassava starch; corn; plastics.

Resumo

O objetivo desta pesquisa foi descrever as possibilidades que os produtos agr�colas naturais apresentam para a gera��o de biopl�sticos ecologicamente corretos. Este artigo de pesquisa desenvolveu o paradigma interpretativo e a abordagem qualitativa sob a metodologia do tipo revis�o bibliogr�fica descritiva, que se baseia na an�lise e descri��o de fontes documentais secund�rias de livros, artigos cient�ficos, artigos de pesquisa. Para a sele��o dos documentos utilizou-se amostragem intencional, levando-se em considera��o crit�rios. Para a busca foi utilizado o "Google Acad�mico" "Scielo". A popula��o estudada foi de 8 (oito) publica��es, a serem consideradas para a an�lise dos resultados apresentados que est�o sob os crit�rios de sele��o mencionados acima. Os resultados indicam que pesquisas recentes t�m enfatizado produtos como milho, mandioca e banana como mat�ria-prima para a gera��o de biopol�meros resistentes extra�dos por processos hoje considerados caros. Conclui-se que a preserva��o do meio ambiente tem impulsionado a inven��o de produtos criados a partir da transforma��o de mat�ria-prima biodegrad�vel e ecologicamente correta.

Palavras-chave: biopl�sticos; biodegrad�vel; amido de mandioca; milho; pl�sticos.

 

Introducci�n

Hoy en d�a, se escucha con mucha frecuencia de hablar sobre el cuidado del medio ambiente, el calentamiento global, el exceso de contaminaci�n en el aire, la contaminaci�n de r�os, lagos, entre otros. Esta contaminaci�n ha sido el resultado de la utilizaci�n de� pl�sticos convencionales,� los cuales� cada vez son utilizados y son� producidos a partir de derivados del petr�leo, originando enormes problemas de contaminaci�n ambiental por no ser biodegradables, permaneciendo como contaminantes durante largos per�odos.

El pl�stico es la tercera aplicaci�n del petr�leo m�s usada en el mundo, y al a�o consumimos 300 millones de toneladas y como consecuencia se lanzan a la atm�sfera toneladas de di�xido de carbono. Al adquirir productos con envases hechos de pl�stico y desechar estos, inconscientemente estamos contaminando al planeta

Como alternativa a esta realidad, se han venido innovando en la generaci�n de productos que sean m�s amigables con la naturaleza, tal es el caso de los materiales polim�ricos obtenidos a partir de fuentes renovables, los cuales han ganado la atenci�n y el inter�s en los �ltimos a�os, tanto en la comunidad cient�fica como en los sectores industriales, debido a su aplicabilidad en diferentes �mbitos.

A diferencia de otros materiales sintetizados tradicionalmente, seg�n (Parra, Tadini, Ponce, & Lugao, 2004), los biopol�meros o biopl�sticos tienen un interesante conjunto de ventajas, como� el bajo impacto ambiental, el bajo consumo de energ�a en su producci�n, el estatus de recursos renovables, el potencial para agregar valor a los subproductos y residuos procedentes de la industria y su biodegradabilidad particular. Adem�s sus aplicaciones son diversas: encontr�ndose como parte de envoltorios, material m�dico, pl�sticos reforzados, pel�culas comestibles y otros (Finkenstadt, 2005).

Para investigadores como (Finkenstadt, V., 2005) Al respecto se han originado una enorme cantidad de investigaciones, con el objetivo de obtener pol�meros biodegradables con propiedades id�nticas a las de los pl�sticos convencionales, que puedan sustituir a estos �ltimos en aplicaciones semejantes. Tal es el caso de la s�ntesis de biopel�culas que poseen propiedades de conducci�n, con el fin de ser utilizada en la industria electr�nica y m�dica. En virtud de sus caracter�sticas, estas biopel�culas se introducen actualmente como electrolitos polim�ricos s�lidos (SPEs), un nuevo tipo de s�lido i�nico utilizado en el desarrollo de bater�as, diodos, condensadores electroqu�micos, sensores, dispositivos electrocr�micos, pilas de combustible, mecanismos de accionamiento, entre otros.

�Por otra parte, a nivel agr�cola tambi�n se han venido realizando innovaciones con el inter�s de generar biopl�sticos a partir de productos agr�colas. Investigaciones recientes realizadas por ARS (Servicio de Investigaci�n Agr�cola - EE.UU.) han mostrado que los polisac�ridos como el almid�n, que se encuentra en las plantas, pueden realizar las funciones mencionadas anteriormente para este tipo de materiales. Estos polisac�ridos se modifican a trav�s de una plastificaci�n y un proceso de dopaje, obteniendo pel�culas de alta conductividad (Huang & Netravali, 2007).

Otros autores como (Arif, Burgess, Narayan, & Harte, 2007) se�alan que recursos naturales como el ma�z, trigo, soya, papa, yuca entre otros pueden tener caracter�sticas similares a los pl�sticos tradicionales. A partir de estos productos naturales se extraen biopol�meros (polisac�ridos, prote�nas y fibras) los cuales se mezclan con plastificantes y otros aditivos que permiten la formaci�n del biopl�stico.

Partiendo de estas consideraciones se realiza este art�culo de revisi�n bibliogr�fica� cuyo prop�sito es describir las posibilidades que poseen los productos naturales de car�cter agr�cola para la generaci�n de biopl�sticos amigables con el medio ambiente.

 

Metodolog�a

Este art�culo de investigaci�n se desarroll� el paradigma interpretativo y el enfoque cualitativo bajo la metodolog�a de tipo revisi�n bibliogr�fica descriptiva,�� la cual se sustenta en el an�lisis y descripci�n de fuentes documentales secundarias proveniente de� libros, art�culos cient�ficos, trabajos de investigaci�n con la finalidad de llevar acabo, tal como lo se�ala (Sabino, 2015), �un procedimiento cient�fico sistem�tico, de indagaci�n, recolecci�n, organizaci�n, interpretaci�n y presentaci�n de datos e informaci�n alrededor de una estrategia de an�lisis de documentos.

Para la selecci�n de los documentos, se emple� el muestreo intencional, para lo cual se establecieron los siguientes criterios entre otros, la relaci�n con la tem�tica de� investigaci�n, a�o de publicaci�n desde 2015 hasta la actualidad, relevancia y pertinencia. Posteriormente, se logr� obtener una base pormenorizada de datos v�a online de art�culos cient�ficos, y documentos emanados de instituciones internacionales destinadas al cuidado medioambiental, consideradas relevantes para el desarrollo de este estudio. Para ello se emple� como buscador � Google acad�mico� �Scielo�.

Por �ltimo, el an�lisis bibliom�trico permiti� la selecci�n de seis (06) publicaciones, para ser consideradas para el an�lisis de los resultados dado que se encuentran bajo los criterios de selecci�n antes mencionados.

Como forma de presentar los resultados m�s significativos se organizar� la informaci�n en base a relevancia, pertinencia y aportes y se estructurar� una matriz descriptiva de la� s�ntesis producto de la revisi�n bibliogr�fica recopilada representada. Finalmente, se presentan la discusi�n de los resultados y las principales conclusiones del estudio.

 

An�lisis de los resultados

Apellido y a�o	T�tulo	Conclusiones
(Arrieta & Jaramillo , 2018)	Biopl�sticos el�ctricamente conductores de almid�n de yuca	En este trabajo se sintetizaron biopel�culas conductoras en una soluci�n de 100 ml de agua con 3 g de almid�n de yuca (Manihot esculenta Crantz) y diferentes cantidades de glicerina, glutaraldeh�do, polietilenglicol y perclorato de litio. Estas biopel�culas se caracterizaron mediante las t�cnicas de espectroscopia de impedancia electroqu�mica (EIS), microscop�a electr�nica de barrido (SEM), espectroscopia infrarroja (ATR-FTIR) y termogravimetr�a (TG). Los resultados mostraron que las biopel�culas con mayor cantidad de perclorato de litio presentan valores m�s altos de conductividad, adem�s se pudo observar las diferencias morfol�gicas y moleculares como resultado de las proporciones a�adidas de los compuestos en cada uno de los ensayos.
(Castillo , Escobar , Fern�ndez , Gutierrez, & Morcillo)	Biopl�stico a base de la c�scara del pl�tano	B�sicamente el proyecto consisti� en la extracci�n del almid�n contenido en las c�scaras de pl�tano, las cuales son consideradas residuos agr�colas, para utilizarlo como materia prima para la producci�n de biopl�sticos. La extracci�n del almid�n, se inici� con el rayado del endocarpio, desech�ndose el exocarpio; una vez obtenido el rayado se procedi� a su inmersi�n en una soluci�n antipardeante (concentrado de jugo de c�tricos). Posteriormente, se procedi� a la elaboraci�n del biopl�stico, ya que gran parte de las investigaciones realizadas sobre estos biomateriales, en los �ltimos a�os, se han concentrado en reducir costos de producci�n y aumentar la productividad utilizando diversas estrategias
(Almeida, A., Ruiz, M., & Pettinari, 2004)	Biopl�sticos: una alternativa ecol�gica	Resultados obtenidos en el laboratorio nos permitieron demostrar que la degradaci�n de PHA cumple un papel muy importante en la supervivencia bacteriana y en los mecanismos de resistencia al estr�s, en condiciones de baja concentraci�n de nutrientes. A su vez, estos biopol�meros son termopl�sticos y poseen propiedades similares a las de los pl�sticos derivados del petr�leo. Pueden ser totalmente degradados por las bacterias que los producen, y por otras bacterias, hongos y algas. A pesar de las evidentes ventajas de los PHA frente a los pl�sticos derivados del petr�leo, su uso est� muy limitado debido a su alto costo de producci�n.

 

Al revisar las investigaciones� las investigaciones presentadas se tiene que la generaci�n de biopol�meros proviene de una gran cantidad de materiales, dentro de los cuales se encuentran aquellos que son extra�dos de la yuca (Manihot esculenta Crantz) glicerina, glutaraldeh�do, polietilenglicol y perclorato de litio (Arrieta & Jaramillo , 2018). Otra alternativa es la presentada por (Castillo, Escobar , Fern�ndez , Gutierrez, & Morcillo)quienes elaboraron biopl�sticos a partir de la concha de pl�tano.

Del mismo modo, se�alan los autores como mecanismo de extracci�n� t�cnicas de espectroscopia de impedancia electroqu�mica (EIS), microscop�a electr�nica de barrido (SEM), espectroscopia infrarroja (ATR-FTIR) y termogravimetr�a (TG) (Arrieta & Jaramillo , 2018). Otro procedimiento fue el empleado por (Castillo, Escobar , Fern�ndez , Gutierrez, & Morcillo) el cual� se inici� con el rayado del endocarpio, desech�ndose el exocarpio; una vez obtenido el rayado se procedi� a su inmersi�n en una soluci�n antipardeante (concentrado de jugo de c�tricos). Posteriormente, se procedi� a la elaboraci�n del biopl�stico.

 

Conclusiones

A pesar de las propiedades que poseen los biopl�sticos para conservar el medio ambiente, su uso est� muy limitado debido a su alto costo de producci�n. Por este motivo, gran parte de las investigaciones realizadas sobre estos materiales en los �ltimos a�os se han concentrado en reducir los costos de producci�n y aumentar la productividad utilizando diversas estrategias.

Los productos como yuca, ma�z y pl�tano son los que con mayor frecuencia son empleados para la producci�n de biopl�sticos, las investigaciones adem�s se pudo observar las diferencias morfol�gicas y moleculares como resultado de las proporciones a�adidas de los compuestos en cada uno de los ensayos. A su vez, estos biopol�meros son termopl�sticos y poseen propiedades similares a las de los pl�sticos derivados del petr�leo.

 

Referencias

1.      Almeida, A., A., J., Ruiz, N., M., L., & Pettinari, P. (2004). Biopl�sticos: una alternativa ecol�gica. Revista Qu�micaViva.

2.      Arif, S., Burgess, G., Narayan, R., & Harte, B. (2007). Evaluation of a biodegradable foam for protective packaging applications. . Packaging.

3.      Arrieta, A., & Jaramillo , A. (2018). BIOPL�STICOS EL�CTRICAMENTE CONDUCTORES DE ALMID�N DE YUCA. Revista Colombiana de Materiales, 5, 42-49.

4.      Castillo , R., Escobar , E., Fern�ndez , E., Gutierrez, R., & Morcillo, J. (s.f.). BIOPL�STICO A BASE DE LA c�scara de pl�tano . Revista de Iniciaci�n Cient�fica.

5.      Finkenstadt, V. (2005). �Natural polysaccharides as electroactive polymers�. Microbiol. Biotechnol,, 735-745.

6.      Finkenstadt, V. (2005). Natural polysaccharides as electroactive polymers�. Appl. Microbiol. Biotechnol,, 87, 735-745.

7.      Huang, X., & Netravali, A. (2007). Characterization of flax fiber reinforced soy protein resin based green composites modified with nano-clay particles�. Compos. Sci. Technol,, 67, 2005-2014.

8.      Parra, D., Tadini, C., Ponce, P., & Lugao, A. (2004). �Mechanical properties and water vapor transmission in some blends of cassava starch edible films�. Carbohydr. Polym, 58, 475-481.

9.      Sabino, C. (2015). El Proceso de Invetsigaci�n. Carcacas - Venezuela: Panapo

 

�2020 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0) (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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