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En la actualidad, el planeta está lidiando con un enorme problema ambiental, causado por la mano del hombre que no supo tomar conciencia de sus actos, en una serie de actividades no sostenibles que involucran la extracción de nuestros recursos naturales y la producción en masa de plásticos no biodegradables, convirtiéndose en un problema global y afectando negativamente nuestro ecosistema. Lamentablemente, hay mucho que recorrer para detener en su totalidad la fabricación de plásticos, debido a que se han vuelto vitales en nuestra economía, aun así, es necesario e indispensable la búsqueda de alternativas biodegradables, de fácil implementación y de bajo costo (Alfaro & Gonzales, 2019). En el Perú, se ha observado que desde el 2015 hubo un enorme crecimiento de residuos de plásticos, que lastimosamente tardan entre 100 a 500 años en descomponerse y existen 13 millones de toneladas de plásticos que están yendo a parar en nuestros mares cada año y esto representa el 10% de los residuos que genera el país (Ministerio del Ambiente - MINAM, 2018). Un estudio reciente de la Facultad de Ingeniería de la Universidad San Ignacio de Loyola – USIL (2021), nos ha revelado que tan solo en las playas de Yuyos, Sombrillas, Agua Dulce y Pescadores ha presentado en sus zonas intermareal y supra litoral una gran cantidad de micro plásticos en nuestras orillas, siendo identificado el 78.3% de todo lo encontrado como poliéster y el 17,38% identificado como fragmentos de residuos plásticos. Determinando que existe un alto riesgo para salud humana por la presencia de estos micro plásticos en las diversas especies comerciales que se distribuyen diariamente de los muelles y llegan a nosotros como alimentos y mariscos, por lo que, se compromete nuestra seguridad alimentaria, resultando hasta cancerígeno, mutagénico y disruptores endocrinos después de ser consumidas. Así mismo, se ha observado que en 7 millones de toneladas de residuos hay una oportunidad de negocio, que puede generar nuevos empleos para miles de peruanos, aprovechando los beneficios que nos ofrece el reciclaje y dar un valor agregado a los residuos inorgánicos como el vidrio, el cartón, plástico PET, plástico duro, etc. Además, se puede aprovechar los residuos orgánicos de los domicilios para la preparación abonos orgánico y producción energética (Ministerio del Ambiente - MINAM, 2018). Ante este hecho, surge la necesidad de disminuir los niveles de contaminación y reemplazar los plásticos de uso cotidiano, así mismo aprovechar todos los beneficios que nos puede brindar el almidón de papa, debido a que es un material de abundancia en nuestro país, conocido como el país de la papa, y transformarlo por un proceso productico nos puede ofrecerá plásticos altamente resistentes y degradables en solo cuatro semanas (Bayona, Gonzales, Saavedra, Sosa, & Viera, 2020)
El uso de tubérculos como la papa ( Solanum tuberosum ) para elaborar bolsas biodegradables en lugar de las bolsas comunes de plástico, hace que las alternativas a su uso sean más económicas, menos contaminantes y más prácticas de producir. Esto, con el fin de reducir el impacto que están ocasionando las cotidianas al medio ambiente trayendo consecuencias nocivas para nuestro ecosistema, en donde se ha demostrado que no se encuentran en total resguardo ni protección de este material tan dañino. Los gases que se emiten en la fabricación de aquellos materiales son el metano y el etileno, los cuales participan en la creación de efecto invernadero. (Hohn & Samir, 2021). De hecho, distintos estudios han evidenciado que la degradación de estas bolsas convencionales es muy lenta, ya que suelen tardar aproximadamente un siglo. (Ramírez & Denis, 2017). Por otro lado, otros estudios han demostrado que microplásticos se han acumulado en los mares y debido a sus pequeñas dimensiones han sido consumidos accidentalmente por especies marinas. De acuerdo con la problemática exhibida, el presente proyecto de investigación pondrá a prueba la producción de nuevas bolsas biodegradables, los cuales son beneficiosos para el medio ambiente por sus propiedades que fácilmente los degradan expuestos a factores naturales como aire, agua y luz; ya que estos menguan también la contaminación al reciclar las bolsas comunes y como resultado, ha habido nuevas ideas e investigaciones como bolsas biodegradables que pueden degradarse. (Aradilla, Oliver, & Estrany, 2012) Con lo expuesto anteriormente, el almidón de papa es una gran alternativa como materia prima para fabricar. Además, este tubérculo es uno de los principales cultivos en Perú que representa el 25% del PBI agropecuario; como también es uno de los insumos más estudiados por su alto contenido de almidón. Por lo tanto, gracias a su excelente proyección como materia prima, ayudará a establecer el proceso más adecuado, sus especificaciones y la viabilidad económica para producir un buen bioplástico a partir de almidón de papa.
El objetivo general es dar a conocer y presentar la elaboración de bolsas biodegradables a base de almidón de papa como componente principal para sustituir a las bolsas tradicionales de plástico. Describir el proceso de elaboración más eficiente con el almidón de papa en la fabricación de bioplásticos. Obtener el almidón de papa que, al ser transformado mediante un proceso productivo, permite la generación de bolsas biodegradables degradándose en aproximadamente 4 semanas.
2.1 Parte Experimental 2.1.1 Materiales, insumos y equipos Primeramente, para obtener la fécula de papa (chuño) se utilizó una papa amarilla, licuadora, un pedazo de tela y un colador. Por consiguiente, para elaborar la bolsa biodegradable se empleó el uso del chuño (ya mencionado con anterioridad), la glicerina, vinagre blanco y agua. De igual manera, se dispuso el manejo de equipos de protección personal, como guantes quirúrgicos, bata de laboratorio y por supuesto mascarillas. Todos aquellos materiales, insumos y equipos en condiciones salubres, con la finalidad de un proceso productivo de bioplástico resistente. El cual, puede reemplazar ecológicamente a la bolsa tradicional que tanto daño ha hecho a nuestro medio ambiente y que se degrada aproximadamente en un siglo. Véase las tablas 1 y 2 tal y como se muestran para más información al respecto.
2.1.2 Procedimiento para la elaboración de bolsa biodegradable Etapa 1 En la mesa de elaboración colocar cuidadosamente los insumos, los materiales y portar en cada estudiante los respectivos equipos de protección personal necesarios. Luego, escoger cuidadosamente 2 o 3 papas amarillas medianas y proceder al lavado con la finalidad de quitar el resto de tierra. Opcionalmente, añadir cloro. Verificar que los tubérculos no presenten partes dañadas. Figura 1 Insumos Fuente: Elaboración propia. Ramirez (2022)
Etapa 2 Cortar cautelosamente las papas seleccionadas en trozos y licuar hasta obtener una masa de consistencia suave. Figura 2 Figura 3 Papas cortadas en trozos Licuado de papas Fuente: Elaboración propia. Ramirez (2022) Fuente: Elaboración propia. Ramirez (2022) Figura 4 Obtención de masa de consistencia Fuente: Elaboración propia. Ramirez (2022)
Etapa 4 A partir de ello, eliminar aquel líquido restante de la masa consistente que queda al fondo del recipiente. Consiguiendo así almidón humedecido. Figura 7 Eliminación total de líquido restante Fuente: Elaboración propia. Ramirez (2022) Etapa 5 Ahora, corresponde secar el almidón humedecido en un papel de aluminio durante unas 6 o 7 horas y a temperatura ambiente. Una vez transcurridas las 6 o 7 horas, el almidón humedecido ya se habrá evaporado por completo, adquiriendo de esa manera un almidón en forma de polvo, es decir, chuño. Figura 8 Chuño Fuente: Elaboración propia. Vargas y Ramirez (2022)
Etapa 6 Mezclar el chuño con glicerina, agua destilada y vinagre blanco en una cacerola de cocina a fuego alto; elaborando así una mezcla. De dicha mezcla, se logrará una muestra viscosa. Figura 9 Figura 10 Adición de glicerina Adición de agua destilada Fuente: Elaboración propia. Vargas (2022) Fuente: Elaboración propia. Vargas (2022) Figura 11 Figura 12 Adición de vinagre blanco Adición del chuño Fuente: Elaboración propia. Vargas (2022) Fuente: Elaboración propia. Vargas (2022)
Etapa 8 Una vez que la muestra ya esté completamente seca, retirarlo del molde en el papel de aluminio. Observar detenidamente que se obtuvo plástico, ya convertida en bolsa biodegradable. Cabe recalcar, que es buena alternativa para reemplazar el plástico convencional. Figura 16 Bolsa biodegradable a base de almidón de papa Figura 1 7 Fuente: Elaboración propia. Guzmán (2022). Producto envasado con la etiqueta creada WILD BAG Fuente: Elaboración propia. Guzmán (2022)
Figura 18 Producto terminado: Bolsa biodegradable a base de almidón de papa Fuente: Elaboración propia. Guzmán (2022) Figura 19 Etiqueta creada para la bolsa biodegradable Fuente: Elaboración propia. Monteza (2022)
2.3 Pruebas de Control de Calidad de la Pintura Ecológica Pruebas de Resistencia El ensayo al que fue sometido el plástico biodegradable, pone a prueba un prototipo del producto que fue sometido a fuerzas de tracción y compresión, poniéndolo a prueba a través de una prensa hidráulica capaz de aplicar fuerza en dos puntos distintos con mordazas que se encargan de sostener el material, pudiendo observar los diversos movimientos y deformaciones ocasionados por dichas fuerzas, esto con el fin de medir su resistencia y se comprendió que las deformaciones ocasionadas muchas veces no logran regresar a su estado original (Holguin Cardona, 2019). Ensayo de Impacto El presente ensayo busca replicar el conocido ensayo de impacto tipo Charpy, donde nuestro prototipo es sometido a diversos golpes, implementando un martillo aplicamos una fuerza en forma de péndulo a cierta altura y sometido a una caída libre que logre impactar al prototipo y obtenga un efecto rebote al que podamos medir su altura, esto con el fin de lograr calcular su energía potencial (Ayala & Barbosa, 2014). Ensayo de Biodegradabilidad El presente ensayo tubo como criterio calcular el porcentaje de biodegradación del material en su periodo de descomposición, simulando las condiciones naturales de una digestión anaeróbica en los pasticos compuestos por nuestro material orgánico seleccionado (almidón de papa) , siguiendo la norma ISO 15985:2004. Nuestra muestra fue expuesta a un digestor anaeróbico en un laboratorio donde fue objeto de observación de como se degradaba su celulosa (CONAMA - Congreso Nacional del Medio Ambiente, 2014) Secado de película El secado de película de nuestro bioplástico se llevó a cabo en un molde acrílico ya que este permitía que los líquidos retenidos se evaporaran en los gránulos de almidón; asimismo, permitió darle forma, es decir, largo, ancho y grosor; por otra parte, este tipo de molde permitió un fácil desmolde sin dañar el material ya seco. (Holguin, 2019)
Densidad La prueba de densidad sobre nuestro material, mostró que estuvo en un rango cercano de 1 g/mL. (Ortiz, Villalobos, Peña, Avalos, & Martínez, 2013) Referencias bibliográficas Alfaro, B., & Gonzales, K. (2019). Elaboración de Plástico Biodegradable a Partir de Almidón de Bambú (Guadia Angustifolia) y Cynodon Dactylon. Obtenido de https://repositorio.ucv.edu.pe/handle/20.500.12692/ Schmidt, B., & Manley, M. (2019). Basuras marinas; impacto, actualidad y las acciones para mitigar sus consecuencias. Obtenido de https://revistamarina.cl/revistas/2019/1/bschmidtk-mmanleyb.pdf Ministerio del Ambiente - MINAM. (17 de Mayo de 2018). En el Perú solo se recicla el 1.9% del total de residuos sólidos reaprovechables. Obtenido de https://www.minam.gob.pe/notas-de-prensa/en-el-peru-solo-se-recicla-el- 1 - 9 - del- total-de-residuos-solidos-reaprovechables/ Ministerio del Ambiente - MINAM. (18 de Mayo de 2018). MINAM: El plástico representa el 10% de todos los residuos que generamos en el Perú. Obtenido de https://www.minam.gob.pe/notas-de-prensa/minam-el-plastico-representa-el- 10 - de- todos-los-residuos-que-generamos-en-el-peru/ Universidad San Ignacio de Loyola - USIL. (30 de Marzo de 2021). Realizan estudios sobre presencia de microplásticos en cuatro playas de Lima. Obtenido de https://www.usil.edu.pe/noticias/realizan-estudios-sobre-presencia-de-microplasticos- en-cuatro-playas-de-lima Bayona, J., Gonzales, D., Saavedra, L., Sosa, J., & Viera, L. (Noviembre de 2020). Diseño de una planta de producción de envases biodegradables a base de almidón de papa en la provincia de Piura. Obtenido de https://pirhua.udep.edu.pe/bitstream/handle/11042/4925/T_ING_2006.pdf?sequence= 1&isAllowed=y Hancco, N. (8 de Julio de 2018). Arequipa desecha 2 millones de bolsas a la semana. Diario El Correo. Obtenido de Sitio Web de Diario El Correo: https://diariocorreo.pe/edicion/arequipa/arequipa-desecha- 2 - millones-de-bolsas-la- semana-828983/
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