Crean plástico biodegradable con desechos de piña y banano

El Centro Nacional de Ciencia y Tecnología de Alimentos de la Universidad de Costa Rica (CITA-UCR) desarrolla un nuevo material para fabricar bolsas plásticas, cucharas y platos a partir de desechos de piña y banano. Estos nuevos materiales se denominan biopolímeros y ya se encuentran en un nivel avanzado de desarrollo. La ventaja que tienen es que pueden ser asimilados por un sistema biológico como el suelo, lo que reduciría la contaminación del medio ambiente con plástico petroquímico, que representa la quinta parte de desechos sólidos de las ciudades.

Durante casi diez años el CITA ha venido trabajando en la elaboración de ácido poliláctico o PLA (por sus siglas en inglés: polylactic acid) Es un polímero que tiene muchas aplicaciones en la industria textil, en la industria médica y sobretodo en la del empaquetado.

Actualmente en el mundo solo se obtiene este ácido a partir del maíz. El maíz genera glucosa, la cual se pone a fermentar para extraer luego el PLA. Pero el CITA está experimentando para obtenerlo de desechos de banano y piña que se producen en nuestro país y que poseen gran cantidad de azucares, con los cuales se realiza la fermentación láctica para de ella obtener el ácido que luego este se polimeriza.

La directora del CITA, M.Sc. Carmela Velásquez Carrillo, dijo que actualmente este Centro tiene una metodología muy clara para el proceso de fermentación. Es totalmente escalable.

“Trabajamos con dos proyectos en el Centro Nacional de Innovaciones Biotecnológicas (CENIBiot) para desarrollar ese escalamiento y producir el proceso de fermentación, así como para el estudio de factibilidad de instalación de una planta para la producción del ácido láctico a partir de los desechos de banano y piña.”, agregó Velázquez.

Explicó que para separar el ácido del caldo de fermentación se están utilizando tecnologías muy innovadoras como la electrodiálisis, con un equipo que diseñaron los mismos investigadores del CITA. Consiste en cargar eléctricamente una membrana que absorbe y captura el ácido, para luego purificarlo y polimerizarlo.

Agregó que el estudio de los procesos de fermentación, producción del ácido y su extracción del caldo fermentado, no solo ha generado nuevas tecnologías, sino mucho conocimiento en forma de publicaciones científicas y proyectos de graduación de estudiantes de licenciatura y maestría.

Polihidroxibutirato (PHB)

A raíz del conocimiento que ha generado en materia del PLA, el CITA fue invitado a participar en una propuesta financiada por el 7° Programa Marco de la Unión Europea. Se trata del proyecto de biotransformación de biomateriales de frutas y hortalizas de la agroindustria, denominado TRANSBIO.

El proyecto es desarrollado por un consorcio europeo. Una de las líneas de investigación es el desarrollo de un nuevo polímero biodegradable llamado PHB,, similar al PLA pero con características diferentes.

Una de ellas es que el proceso de separación del polihidroxibutirato (PHB) es más sencillo. Consiste en someter a un microorganismo a ciertas condiciones; como mecanismo de defensa sus células comienzan a acumular PHB en forma de cristales como una reserva de energía.

“Cada célula puede llagar a acumular hasta un 80% de su masa seca en este material. Después lo único que hay que hacer es romper la célula y sacar ese material que ya viene cristalizado y listo. Luego solo resta fundirlo para formar el plástico”, explicó la Dra. Velásquez.

En el proyecto trabajan de forma conjunta 16 socios, de los cuales seis son universidades diez son pequeñas empresas, “lo que hace que los productos que se generen del proyecto tengan aplicación y transferencia inmediata en el sentido de que estas empresas procederían a elaborar los productos”, concluyó.

Se trata de tecnología aplicada con un fuerte sustento científico ya que cuenta con un equipo de investigación de muy alto nivel entre los que se encuentran el CITA y el Centro de Investigación en Biología Celular y Molecular (CIBCM) de la UCR.

CUATRO FUENTES DE BIOPOLÍMEROS

Los polímeros biodegradables son aquellos cuya la degradación es garantizada en un sistema biológico. Existen cuatro tipos de biopolímeros en el mercado: La primera generación de biopolímeros surgió a base de almidón que puede ser de yuca, maíz, papa, etc. Los biopolímeros a base de celulosa, la cual es uno de los compuestos más abundantes en la naturaleza y realiza funciones estructurales en la pared celular de las células vegetales.

El PLA o ácido poliláctico. Es un biopolímero que se forma a partir del almidón que se extrae de la biomasa y que seguidamente un microorganismo lo convierte en una molécula más pequeña de ácido láctico. Ésta a su vez, es la materia prima que se polimeriza formando cadenas, con una estructura molecular parecida a la de los plástico petroquímicos.

El polihidroxibutirato (PHB) es un polímero biodegradable producido mediante la fermentación de carbohidratos por microorganismos. Es un compuesto que se acumula dentro de la célula de un microorganismo que comienza a producir cristales de PHB como forma de acumular energía. Lo que se requiere es una bacteria que acumule en PHB en su cuerpo y una fuente de carbono que le permita a la bacteria reproducirse, que es precisamente lo que se obtiene de los desechos de banano y piña.

Fuente: DiCYT

¿Qué hacemos con las bolsas de un sólo uso?

Nuestra compañera Aida Fernando de Fuentes, Licenciada en Ciencias Ambientales e investigadora de la Cátedra Ecoembes de Medio Ambiente de la Universidad Politécnica de Madrid, ha intervenido el pasado domingo 6 de noviembre, en el programa de televisión "El Escarabajo Verde", opinando desde el punto de vista técnico, sobre la biodegradación de las bolsas de bioplásticos y de los resultados más relevantes que se están obteniendo en esta investigación.

Programa ¿Qué hacemos con las bolsas?

Desde hace ya casi tres años, la UPM viene desarrollando un ambicioso proyecto de investigación sobre la biodegradabilidad efectiva de los productos fabricados con bioplásticos, plásticos biodegradables de origen petrolífero y plásticos oxodegradables. Los resultados han sido presentados ya a congresos internacionales de residuos y publicados en revistas con impacto.

Las investigaciones se han centrado en tres vías: la primera tuvo como objetivo el cálculo de la biodegradabildiad de estos materiales: PLA, PHB, almidón y oxo, según la norma ISO 13.432, así como la evaluación de la fitotoxicidad de los componentes degradados. Los resultados fueron contrastados con otras investigaciones en la materia, resultado algo dispares para el PLA y Oxo, cuestión que fue debatida en un foro internacional específico que se celebró en la CEOE. La segunda, consistió en la verificación de la degradación, ya no de los materiales, de los productos fabricados con los polímeros, en concreto, bolsas comerciales de un sólo uso y bandejas de PLA para alimentos, en plantas de compostaje industrial en pilas. En este sentido, los ensayos se realizaron con la gentileza de BEFESA-ABENGOA, quienes colaboraron con la cesión de la planta de Torija (Guadalajara) para todas las pruebas a este nivel. La tercera fase, consistió, aun estamos trabajando en ella, en conocer el comportamiento de estos productos en plantas de compostaje pero con tecnología túnel. En este caso, los ensayos se están realizando en las instalaciones de la planta de Arenas de San Pedro (Avila).

De unos y otros ensayos cabe destacar que los productos o bolsas con la denominación oxo-degradables, no se biodegradan en plantas de compost, bajo ninguna tecnología estudiada. Para los productos de PLA, la biodegradación es total. Para los productos fabricados con almidón, la biodegradabilidad depende de la densidad del mismo, observándose que en tecnologías que requieren menos tiempo de residencia en el compostaje, las partes de las bolsas más densas, como son las asas, a veces no se biodegradan del todo.

En todas las fases, aquellos polímeros derivados del petróleo, pero que contienen aditivos o mezclas con polímeros biodegradables, la biodegradabilidad de las bolsas también es total.

Respecto a la fitotoxicidad, hay que analizar más concienzudamente los resultados, pues hay contaminaciones o interferencias que distorsionan los resultados de los experimentos. Estas contaminaciones, en planta, probablemente proceden de los propios materiales con las que están hechas las propias tecnologías, de ahí nuestra inquietud en aislarlas antes de dar un resultado final  y publicable.

Los bioplásticos aplicados a las bolsas  comerciales, junto con las bolsas reutilizables, son una solución suplementaria al objetivo del 2018 sobre la eliminación de las bolsas de plástico de un sólo uso. Sin embargo, son aun muchas las dudas que se suscitan alrededor de esta cuestión y no es más que si se hace un esfuerzo grande para certificar que estas bolsas son compostables, ¿realmente llegarán todas a la planta de compost?, por citar alguna.

Finalmente, para el 2012 se comenzará una nueva fase en el proyecto, que es el estudio del comportamiento de estos polímeros en plantas de biometanización, proyecto financiado por Ecoembalajes España, S.A. y del que Aida también será la investigadora principal en la UPM.