Bolsas biodegradables a base de cáscaras de jitomate.

Categoría: Pandilla Juvenil (1ro. 2do. y 3ro. de nivel Secundaria)
Área de participación: Ciencias de los Materiales

Asesor: Marisa Calle Monroy.

Miembros del equipo:
Carla Romero Ojeda(), TULUM,
Andrea Sofía Vega Cruz(), TULUM,
Andrea Gabriela Marín León(), TULUM,

Resumen

Principalmente en este proyecto nos concentramos en la sustitución de bolsas plásticas convencionales por lo que decidimos realizar bolsas biodegradables a base de cáscaras de jitomate.

Lo que ayudara a que nuestra bolsa sea un mejor sustituto es que esta bolsa no contiene productos químicos ni metales pesados en su elaboración.

Por lo que ayudara a que al degradarse tarde entre 90 y 180 días en realizar este proceso ya que las bolsas comunes tardan 150 años; por otro lado libera menos gases de efecto invernadero.

Por esta razón elegimos como principal ingrediente el cual es el jitomate ya que es un producto 100% biodegradable.

En cambio lo que ayudara a nuestra bolsa a mantenerse en buen estado y por un periódo más largo es el vinagre ya que es un ácido conservador.

Pero en la actualidad, aun se sigue investigando la posibilidad de alargar o acortar la vida de este sustituto al plástico, de modo que no solo sea ecológico y sostenible, sino que además sea un producto que dure mucho más tiempo.

Algo muy importante de las bolsas desechables o comunes es que tienen compuestos químicos peligrosos, como antes ya se había mencionado; pero al estar en contacto con el calor (ya sea de microondas, lavavajillas o el sol) emigran a los alimentos. Además los alimentos con alto contenido graso (como el queso y la carne) facilitan esta migración y por lo tanto contaminan a nuestro cuerpo; las sustancias que pueden ingresar son el polietileno de alta densidad.

Pregunta de Investigación

¿Cómo elaborar bolsas biodegradables a base de cáscaras de jitomate?

Planteamiento del Problema

Antecedentes

El producto se crea horneando un componente de la piel del jitomate. Se usan, pues, desechos del tomate, sin involucrar otros alimentos en el proceso. Toda la industria del tomate genera residuos que pueden usarse para la generación de los productos que se necesitan para fabricar plástico. Se degrada un 70% en unos tres meses.

Al contrario de los plásticos tradicionales, el elaborado a partir de restos de tomate no necesita ni produce productos químicos contaminantes ni metales pesados durante el proceso. Las bolsas de plástico convencionales tardan más de 150 años en degradarse. En España, se usan cada año 16.500 millones de bolsas de plástico, de las que se reciclan sólo el 10%. Sólo la fabricación y la eliminación de bolsas de plástico suponen la emisión de 440.000 toneladas de gases de efecto invernadero.

Su tiempo de degradación es de entre 90 y 180 días, tiempo después del cual se convierten en abono. Aislar los polisacáridos de los restos de tomate «cáscara y semillas», los purificaron y convirtieron en bolsas de plástico.

En la actualidad, también se investiga la posibilidad de alargar o acortar la vida de este nuevo plástico generado a partir del tomate, de modo que no sólo sea ecológico y sostenible, sino que además sea un producto que dure mucho tiempo.

Se degrada un 70% en 90 días, frente al poliestileno de la cáscara de los huevos que puede tardar alrededor de 500 años

Varios plásticos desechables contienen compuestos químicos peligrosos que al estar en contacto con el calor (ya sea de microondas, lavavajillas o el sol) emigran a los alimentos. Además, los alimentos con alto contenido graso (como el queso y la carne) facilitan esta migración y por lo tanto contaminan a nuestro cuerpo.

Algunos de los componentes de una bolsa de plástico son: polietileno de alta densidad (HDPE, #2) o polietileno de baja densidad (LDPE, #4). No ha sido probado que estos plásticos suelten substancias peligrosas a los alimentos. Es mejor que sean usadas para alimentos fríos y bajos en grasa. Este plástico se derrite fácilmente y es más probable que un alimento con alto contenido graso absorba las sustancias tóxicas o polietileno de alta densidad (HDPE, #2) o polietileno de baja densidad (LDPE, #4). Ambos tipos de polietileno pueden contener químicos para prevenir decoloración, pero no hay pruebas que concluyan que estos plásticos causen problemas de salud en humanos. Para evitar exponerse a los químicos, no usen estas bolsas para alimentos con alto contenido graso. O mejor aún, cámbielas por bolsas reusables de tela.

Los plásticos se caracterizan por una relación resistencia/densidad alta, unas propiedades excelentes para el aislamiento térmico y eléctrico y una buena resistencia a los ácidos, álcalis y disolventes. Las enormes moléculas de las que están compuestos pueden ser lineales, ramificadas o entrecruzadas, dependiendo del tipo de plástico. Las moléculas lineales y ramificadas son termoplásticos (se ablandan con el calor), mientras que las entrecruzadas son termoestables (se endurecen con el calor).

Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diferentes. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones, otras, globos, etc. Algunas se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales.

Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una muy buena resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases.

Todas las materias primas mencionadas tienen en común el hecho de contener Carbono (C) e Hidrógeno (H). También pueden estar presentes el Oxígeno (O), Nitrógeno (N), Azufre (S) o el Cloro (Cl). En general, se considera al etileno, propileo y butadieno como materias primas básicas para la fabricación de una extensa variedad de monómeros, que son la base de todos los plásticos.

El hecho de incorporar aditivos antes de la transformación de los plásticos, es una práctica necesaria. En realidad un plástico es un polímero en conjunto con pequeñas cantidades de otras sustancias como son catalizadores y emulsificantes. Posteriormente es necesario utilizar aditivos que tienen el objetivo de mejorar sus propiedades y facilitar su transformación.

Científicos del Instituto de Ciencias Materiales de Sevilla con la colaboración de la Universidad de Málaga han logrado elaborar un plástico totalmente biodegradable a partir de la piel del tomate. De este modo, se logra una opción más ecológica que los plásticos que se derivan del petróleo.

El producto se crea horneando un componente de la piel del tomate. Se usan, pues, desechos del tomate, sin involucrar otros alimentos en el proceso, según señala el estudio. Por tanto, puede convertirse en un sustituto económico frente a las bolsas fabricadas con maíz y patata que se encuentran hoy en algunos supermercados.

Toda la industria del tomate genera residuos que pueden usarse para la generación de los productos que se necesitan para fabricar plástico. Se degrada un 70% en unos tres meses, frente al poliestileno de la cáscara de los huevos, que puede tardar alrededor de quinientos años, ha explicado Inmaculada de Vargas, investigadora del proyecto.

Al contrario de los plásticos tradicionales, el elaborado a partir de restos de tomate no necesita ni produce productos químicos contaminantes ni metales pesados durante el proceso, explica José Jesús Benítez, investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Esa ausencia de elementos tóxicos le otorga un mayor valor en el mercado. El objetivo es sacar, en dos años, el material para la venta al público.

Las bolsas de plástico convencionales tardan más de 150 años en degradarse. En España, se usan cada año 16.500 millones de bolsas de plástico, de las que se reciclan sólo el 10%. Sólo la fabricación y la eliminación de bolsas de plástico supone la emisión de 440.000 toneladas de gases de efecto invernadero (GEI).

Tras dos décadas estudiando la epidermis de las plantas y miles de horas de laboratorio, el catedrático de Bioquímica y Biología Molecular de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Málaga (UMA), Antonio Heredia, en colaboración con el científico del Instituto de Ciencias Materiales de Sevilla (CSIC), José Jesús Benítez, han logrado obtener un tipo de plástico a partir de la piel (cutina) de este vegetal, un «biopoliéster» biodegradable, visco elástico, protector frente a la pérdida de líquidos y frente al ataque de infecciones, hongos, bacterias y parásitos.

Ya en 2003, estos científicos lograron la síntesis in vitro de la cutina en el laboratorio, pero había que optimizar el método. «Obtuvimos un polímero, cuyas propiedades se asemejaban mucho a los de la cutina, pero el proceso era demasiado químico», confiesa Heredia, quien a partir de ahí comenzó a trabajar en un procedimiento más natural y más ecológico para obtener esta cutina, además utilizando material de desecho de industrias agroalimentarias, cuya gran parte procede del tomate.

Los resultados han sido sorprendentes sin utilizar ningún disolvente nocivo y en la actualidad, tomando como modelo la cutina extraída del tomate, estos científicos han conseguido generar en el laboratorio otra sintética, cuya semejanza con la natural supera el 90%, pero que permite fabricar pequeños trozos del polímero para adaptarlo a la industria. «Ahí es donde está la magia de la química: a veces se pueden hacer cosas en el laboratorio sin saber con exactitud cómo lo hace la naturaleza; lo que sí puedo asegurar es que como lo hacemos nosotros no tiene nada que ver a como lo hacen las plantas», bromea Heredia.

El contacto, de un modo casi «azaroso», con el científico titular del CSIC José Jesús Benítez, ha sido determinante en el estudio, sobre todo para el análisis microscópico de la cutina. Lo define como un químico de formación, gran especialista en microscopía de fuerzas atómicas a nivel estructural.

Una investigación desarrollada por el Instituto de Ciencias Materiales de Sevilla, en colaboración con la Universidad de Málaga, ha obtenido un plástico biodegradable a partir de la piel del tomate. Las posibilidades de este nuevo desarrollo son enormes, presentándose como un sustituto ideal para las bolsas de maíz o patata, ya que está hecho con los residuos derivados de la industria del tomate

Según explican los responsables del estudio, el nuevo plástico biodegradable se obtiene al hornear un compuesto existente en la piel del tomate. Llama la atención el detalle que destacan, porque ¿acaso no es esta piel sino un auténtico envoltorio natural que impide que los frutos del tomate pierdan su agua?

Con este nuevo desarrollo por parte de las universidades públicas andaluzas se obtiene un material que «no dejará ninguna huella de toxicidad a lo largo de su vida». Un producto que saldrá al mercado en los próximos dos años, como adelantan los responsables del proyecto, que actualmente están probando los efectos de diversos aditivos para poder regular así la vida útil de este material, alargándola o acortándola a conveniencia: «Puede ser importante para productos perecederos, imaginemos que tengamos un envase al cual podamos controlar el tiempo de vida, es decir, que en el momento en el que el envase se deteriora ha pasado el tiempo de caducidad del producto»

Esta alternativa sostenible a los derivados del petróleo también se presenta como opción ante las bolsas biodegradables ya existentes realizadas con fécula de maíz y patata: «Para generar las bolsas de plástico hay que cosechar maíz y patata. En este caso, no se emplearía una materia prima, o no se emplearía algo de lo que la gente se alimenta sino que se emplearía un desecho»

Objetivo

Elaborar bolsas biodegradables a base de cáscaras de jitomate.

Justificación

En nuestro proyecto decidimos realizar un sustituto biodegradable y ecológico para las bolsas comunes o desechables.

Un motivo muy importante por el cual decidimos elaborar este producto es que al degradarse se convierte en abono; y al estar expuesto al sol este no libera químicos peligrosos para la salud.

De igual manera existen otros materiales para sustituir las cáscaras de jitomate como los cascarones de huevo pero en cambio a nuestras bolsas tardan aproximadamente de 90 a 180 días en degradarse en cambio la de los cascarones de huevo tardan aproximadamente 500 años.

Hipótesis

Si logramos obtener bolsas a base de cáscaras de jitomate entonces obtendremos un producto biodegradable.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales:

100 ml de vinagre
50 ml de glicerina
100 gr de maicena
50 ml de agua
5 jitomates c/u
Mechero Bunsen
1 licuadora
Un recipiente hondo de metal
Varilla de vidrio
1 coladera
Cartón
Papel encerado
Espátula

Procedimiento:

Cernir la fécula de maíz con la coladera en el recipiente de metal.
Poner a hervir los jitomates para poder retirarles la cáscara por aproximadamente 20 minutos.
Verter el vinagre. La glicerina y el agua en el recipiente hondo junto con el harina.
Ya que se hallan terminado de cocinar los jitomates retirarle las cáscaras.
Licuar las cáscaras hasta obtener un puré.
Cuando las cáscaras se terminar de licuar verterlas en el recipiente hondo con los demás ingredientes.
Con la varilla de vidrio revolver los ingredientes.
Poner a calentar la masa obtenida hasta obtener una masa espesa.
Cubrir el cartón con el papel encerado.
Con la espátula cubrir el cartón con la mezcla obtenida.
Dejar reposando hasta secarse.
Una vez ya seco retirar el cartón.