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FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL “Elaboración de bioplásticos con residuos orgánicos a base de cáscara de plátano y mango para reducir la contaminación por el uso de plásticos sintéticos en Trujillo – 2018”

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PARA OBTENER EL GRADO ACADÉMICO DE BACHILLER EN INGENIERÍA AMBIENTAL

AUTORES:

Chinchayhuara Capa, Rosario Kelly (0000-0001-6639-8785) Quispe Llaure, Rocío Del Pilar (0000-0001-5254-3787)

ASESOR:

Mg. Misael Ydilbrando Villacorta González (0000-0002-5346-4824)

LÍNEA DE INVESTIGACIÓN:

Tratamiento y gestión de los residuos. TRUJILLO – PERÚ 2018

Dedicatoria A Dios por darnos salud y bendición para alcanzar nuestras metas como personas y habernos permitido llegar hasta este momento tan importante de nuestra formación profesional. A nuestros padres por habernos forjado como personas que somos en la actualidad; muchos de nuestros logros se los debemos a ustedes; nos motivaron para alcanzar nuestras aspiraciones.

A nuestro asesor que con su apoyo incondicional y entrega se pudo realizar y dar por finalizado esta investigación.

ii

Agradecimiento A Dios en primer lugar por iluminarnos con el conocimiento e inteligencia necesaria, a la Universidad Cesar Vallejo por transmitirnos sus conocimientos desde el inicio de nuestros estudios superiores, que nos ha dado la oportunidad de enriquecer conocimientos y principios.

A nuestro asesor por su tolerancia y apoyo que nos brindó y por su cooperación en este trabajo, por sus comentarios en todo el proceso de realización de este proyecto y sus correcciones. A nuestros familiares que son las primeras personas a darnos enseñanzas ya que nos han brindado la fuerza, el amor, el apoyo y la confianza que siempre hemos necesitado para continuar.

iii

Jurado evaluador

Miembro(a) del jurado: Mg. Misael Ydilbrando Villacorta González

Miembro(a) del jurado: Mg. Cruz Escobedo, Antis Jesús

_________________ Firma

________________ Firma

iv

Declaratoria de autenticidad Yo, Rosario Kelly Chinchayhuara Capa con DNI N° 72091121 y Rocío del Pilar Quispe Llaure con DNI N° 76965075 estudiantes de la escuela de INGENIERIA AMBIENTAL de la Universidad César Vallejo sede Trujillo; a efecto de cumplir con las disposiciones vigentes consideradas en el reglamento de Grados y Títulos de la Universidad César Vallejo declaramos bajo juramento que todos los datos e información que se presenta en la presente investigación son auténticos y veraces.

En tal sentido asumimos la responsabilidad que corresponda ante cualquier falsedad, ocultamiento u omisión tanto de los documentos como de información aportada por lo cual nos sometemos a lo dispuesto en las normas académicas de la Universidad César Vallejo.

Trujillo, junio del 2018

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Rosario Kelly Chinchayhuara Capa

Rocío del Pilar Quispe Llaure

DNI: 72091121

DNI N° 76965075

v

Índice de contenido

Dedicatoria...............................................................................................................................................ii Agradecimiento ..................................................................................................................................... iii Jurado evaluador ................................................................................................................................... iv Declaratoria de autenticidad .................................................................................................................. v RESUMEN............................................................................................................................................... 8 ABSTRACT ............................................................................................................................................. 9 I.

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 10

II.

MÉTODO .................................................................................................................................. 15

2.1.

Tipo y diseño de investigación.................................................................................................. 15

2.3.

Población, muestra y muestreo ................................................................................................ 17

2.4.

Técnicas e instrumentos de recolección de datos, validez y confiabilidad ........................... 17

2.5.

Procedimiento ............................................................................................................................ 18

2.6.

Método de análisis de datos ...................................................................................................... 20

2.7.

Aspectos éticos ........................................................................................................................... 20

III.

RESULTADOS.......................................................................................................................... 21

IV.

DISCUSIÓN .............................................................................................................................. 25

V. VI.

CONCLUSIONES ......................................................................................................................... 26 RECOMENDACIONES ........................................................................................................... 27

REFERENCIAS .................................................................................................................................... 28 ANEXOS ................................................................................................................................................ 30

vi

Índice de tablas Tabla N° 1: Operacionalización de variables ....................................................................... 16 Tabla N° 2: Cantidad de insumos para elaboración del bioplástico .................................. 18 Tabla N° 3: Biodegradación del bioplástico de cáscara de mango. .................................... 21 Tabla N°4: Biodegradación del bioplástico de cáscara de plátano. .................................... 21 Tabla N° 5: Degradación de una bolsa plástica sintética ..................................................... 22 Tabla N° 6: Densidad de los bioplásticos ............................................................................. 23 Tabla N° 7: Pesos de los bioplásticos. .................................................................................... 24 Tabla N° 8: Ficha de análisis del bioplástico ........................................................................ 30

Índice de figuras Figura N° 1: Tiempo de biodegradabilidad. ......................................................................... 22 Figura N° 2: Densidad de los bioplásticos. ............................................................................ 23 Figura N° 3: Pesos en gramos de los bioplásticos y plástico sintético ................................ 24

vii

RESUMEN Esta investigación consistió en elaborar bioplásticos derivados de residuos orgánicos, con características iguales a los plásticos convencionales de esta manara sustituir el uso de los plásticos sintéticos los cuales contaminan el ambiente de una manera acelerada, por ello los bioplásticos elaborados en esta investigación, se empleó cáscara de plátano y mango como materia prima, siendo estos residuos orgánicos muy abundante y a la vez un gran problema medio ambiental. La cáscara de plátano y mango se obtuvieron del mercado la Hermelinda- Trujillo, se compró un kilo de cada fruta. El proceso de elaboración de los bioplásticos fue muy sencillo pues los reactivos que se empleó fueron el ácido acético o vinagre blanco, glicerina vegetal, agua, cáscara de plátano licuado haciendo de estos una mezcla homogénea a una cierta temperatura de la misma manera con la cáscara de mango luego en un molde se dejó secar a temperatura ambiente. Finalmente, el bioplástico obtenido de cáscara de plátano tuvo una biodegradabilidad de 0.009g en un tiempo de dos semanas, densidad de 0.6049 (g/cm3), si es flexible, peso de 1.2098 g y el bioplástico de cáscara de mango tuvo una biodegradabilidad de 0.001g en un tiempo de dos semanas, densidad de 0.2752 (g/cm3), si es flexible, peso de 0.5510 g.

Palabras claves: bioplásticos, cáscara de plátano, cáscara de mango, elaboración.

8

ABSTRACT This investigation consisted of elaborating bioplastics derived from organic waste, with characteristics similar to those of the conventional plastics of this manara to substitute the use of the synthetic plastics which contaminate the environment in an accelerated way, for that reason the bioplastic elaborated in this investigation was used banana and mango peel as raw material, this organic waste being very abundant and at the same time a great environmental problem. The banana and mango peel were obtained from the Hermelinda-Trujillo market, a kilo of each fruit was purchased. The process of making the bioplastics was very simple because the reagents that were used were acetic acid or white vinegar, vegetable glycerin, water, liquefied banana peel making them a homogeneous mixture at a certain temperature in the same way with the skin of mango then in a mold was allowed to dry at room temperature. Finally, the bioplastics obtained from banana peel had a biodegradability of 0.009g in a time of two weeks, density of 0.6049 (g / cm3), if flexible, weight of 1.2098 g and the bioplastic of mango peel had a biodegradability of 0.001 g in a time of two weeks density of 0.2752 (g / cm3), if flexible, weight of 0.5510 g.

Keywords: Bioplastics, banana peel, mango peel, processing.

9

I.

INTRODUCCIÓN

El plástico es un material compuesto por moléculas de carbono e hidrógeno polímeros. El 99% del total de plástico se elabora a partir de los combustibles fósiles como el petróleo, por lo que existe un impacto sobre las fuentes de energía no renovables. Según Sosa (2010), se estima que un 30% de los millones de toneladas de residuos generados por la población es de plástico. Es por ello que una agrupación de investigadores británicos tomó evidencias de diecisiete playas y estuarios de la costa de Inglaterra, las partículas no parecían del todo natural, los estudios concluyeron que los sedimentos incorporaban muestras de una cierta variedad de polímeros y plásticos. La preocupación se incrementó al comprobar que diversas especies, vivían de los sedimentos. La contaminación por plásticos y su secuela en entornos terrestres y marinos no es nueva, data de décadas. Las playas de nuestro país contienen grandes cantidades de plásticos que están dañando la biodiversidad marina, originando un gran impacto a las especies que habitan en dichas playas, por lo tanto, debemos tomar medidas trascendentes. En la actualidad es difícil vivir sin el uso de un plástico, no solo por su función sino también por su importante aporte en la económica. Según índices de crecimiento de esta industria supera a casi todas las actividades industriales, el uso del plástico se acrecentan a medida que la población va creciendo. En el Perú se genera 24 mil toneladas de residuos sólidos diario, de las cuales 11% conciernen a plásticas y en especial en la provincia de Trujillo, hay un mal manejo de residuos sólidos, en su gran totalidad es plástico, aparte de causar un impacto a la salud y estética, estos ocasionan un alto grado de contaminación ambiental debido al lapso que tardan en degradarse. Es por ello en la búsqueda de alternativas de solución en esta investigación se pretende obtener un bioplástico con características iguales o similares a los plásticos convencionales, pero con la ventaja de ser biodegradables en menor tiempo. El bioplástico a elaborar es utilizando cáscara de plátano y cáscara de mango, frutas altamente producidas en el país. Según Valarezo (2012), en su investigación “Desarrollo de polímeros a partir de almidón de corteza de yuca (Manihot esculenta)”. Tuvo como objetivo establecer una alternativa que permita elaborar un polímero de almidón de yuca. Utilizando una mezcla de 6.31% glicerina, 74.08% agua, 0.25% ácido acético. Se obtuvo un polímero resistente, flexible y elástico, con una densidad de 6.44g/cm3 ,0.0mm de penetración y 25.3% de aumento de 10

peso por absorción de agua, en una temperatura de 69 °C y humedad de 9.97% y 11.58%. Según García (2005), en su investigación “Obtención de un polímero biodegradable a partir de almidón de maíz”. Usando almidón de maíz, agua destilada, 0.1 ml ácido acético, glicerina, hidróxido de sodio 0.1 ml, agua. Al producto obtenido se le realizaron pruebas mecánicas, fisicoquímicas a una temperatura del 27.1°C y humedad relativa entre el 82% . El biopolímero plástico obtenido tubo una dureza muy baja según la escala de dureza de los tipos de plásticos en escala Shore A. en el rango de los plásticos blandos 11 HS, en cuanto en la densidad comparado con los termoplásticos de polietilenos y no logró estimar como los plásticos convencionales y se rompe con facilidad lo cual representó una desventaja frente a los plásticos comunes y se biodegradó en dos meses en la intemperie. Según Ángeles (2016),en su investigacion“Obtención de biopolímero plástico a partir del almidón de malanga (Colocasia esculenta), por método de polimerización en el laboratorio”. Tuvo como objetivo obtener un biopolímero plástico a partir del almidón y determinar parámetros de dureza, densidad, flexibilidad y humedad, mediante análisis físicos y tiempo de degradación a la intemperie. Utilizando almidón de malanga, glicerina y como variables dependientes la flexibilidad de humedad, dureza densidad. Los resultados obtenidos del biopolímero plástico fueron dureza muy bajo, en cuanto a la densidad del biopolímero plástico se compara a los termoplásticos de polietileno y uno de las ventajas es que se puede degradar tan pronto en el medio ambiente. Según Meza (2016), en su tesis “Elaboración de bioplástico a partir de almidón de residuos obtenidos de peladores de papa y determinación de su biodegradabilidad en el laboratorio” .Tuvo como objetivo realizar un bioplástico en laboratorio a partir de residuos de Solanum tuberosum ssp. Tuberosum var. ´Yungay` y evaluar su biodegradabilidad según la norma ISO 17556:2012.Utilizando 5 ml de glicerina, 3 ml ácido acético, 10 g de almidón de papa “Yungay”, 60 ml agua destilada y a 150°C de manera constante. Teniendo como resultados: el bioplástico más resistente y alcanzó el 1.47 MP y una elongación máxima de 19.99%, en el ensayo de espectrofotometría mostraron la formación de enlaces característicos de los bioplásticos

y la biodegradabilidad aeróbica presentó un alto nivel de degradación

alcanzando el 64.21% en 92 días. Según Pizan , et al. (2017), en su investigacion “Análisis experimental de la elaboración de bioplástico a partir de la cáscara de plátano para el diseño de una línea de producción alterna 11

par las chifleros de Piura”. Esta investigación tuvo como objetivo obtener un prototipo de bioplástico tipo plato descartable, a partir de las cáscaras de plátano descartadas en las chifleras. Utilizaron vinagre, agua destilada, glicerina, ácido acético, cáscara de plátano bellaco verde, aceite de oliva e instrumentos. Como resultados obtuvo un bioplástico con un tiempo menor de biodegradabilidad a un plástico sintético se puedo adquirir distintas formas y tubo composición dependiendo de los tipos y cantidades de insumos usados, por lo que puede aplicarse a distintos fines como sustituto en distintos campos de la industria del plástico, dependiendo de la temperatura de cocción de la mezcla y de la presión ejercida en ella. Según Calatayud y Fernández (2014), en su proyecto de investigación “Biodegradación de polímeros naturales y sintéticos”. Por la gran cantidad de plástico encontrado en las playas de Lima realizaron un polímero con un tiempo menos de degradación y evitar el impacto en el medio ambiente, propusieron un polímero natural utilizando 250 ml de agua, 7 cucharaditas de glicerina, 7 cucharaditas de cada material (harina, chuño, almidón, maicena) mientras que en el polímero de leche se utilizó 18 cucharaditas de vinagre, 1lt de leche fresca y 4 cucharaditas de glicerina. Tuvo un polímero natural que facilito un proceso de fertilización de la tierra a diferencia que los polímeros artificiales, el tiempo de biodegradabilidad fue en dos semanas con un peso inicial de 6.7 g y un peso final fue de 3.2g lo cual demuestra la propiedad de este plástico biodegradable. Según Briceño (2017), en su investigación “Obtención de bioplástico mediante la cáscara de plátano y papa”. Por el gran problemática presentada en su ciudad y por la gran cantidad de cáscara de plátano y papa en los mercados, el objetivo fue elaborar un polímero a partir de estos materiales renovables para contribuir a la reducción de los desechos orgánicos y proveer el desarrollo sustentable se utilizó 800 ml de agua,50g de maicena,5 ml de glicerina ,5 ml de vinagre y cáscara de plátano y papa. Como resultado final lograron obtener un bioplástico con las propiedades físicas, químicas y ecológicas adecuadas lo cual su fabricación, siendo insoluble en agua y flexible. Residuos sólidos: son sustancias, subproductos o productos en estado semisólido o sólido que su generador genera o es su obligación en disponer, que puede causar riesgos a la salud y el ambiente. (MINAM ,2016). Sin embargo el MINAM clasifica los residuos sólidos entre ellos como principales tenemos residuos orgánicos (que se degradan) y residuos orgánicos son los que por sus características químicas se descomponen naturalmente muy lenta. 12

Plátano: Es una fruta de proveniente asiático, cuyo consumo es el más amplio en todo el mundo, este se cultiva por todas las regiones tropicales, durante todo el año y es uno de los productos que más economía trae a muchos países en vías de desarrollo. (MINAGRI ,2014) Mango: el mango es una fruta llamado también “Mangifera indica L.” de la familia Anacardiaceae, es una de las frutas de mayor exportación del Perú y es reconocida en los mercados internacionales por su calidad y sabor. La principal variedad de exportación es la el mango Kent y los sembríos se localizan principalmente en el norte del país. (MINAGRI ,2014) Plástico: es un material compuesto por un elemento principal como el carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. (Cornish, 1997), la palabra se deriva como “Plastikos” que tiene un significado de “capaz de ser moldeado”. Se obtiene por reacciones químicas entre diferentes materas primas de origen sintético o natural moldeables mediante procesos de transformación aplicando calor y presión. (Enciclopedia del plástico,1997) Los biopolímeros: Son biodegradables, como debe ser para que puedan formar parte del ciclo de renovación en la naturaleza. Están compuestos fundamentalmente por polímeros sintéticos, se usan el 90% de la producción de plásticos. Los biopolímeros están conformados por oxígeno y nitrógeno, cualidad principal por la que son biodegradables. (Stevens, 2002) Ventajas de los Bioplásticos: • Los plásticos de base biológica ayuda a reducir los recursos fósiles porque están hechos de fuentes renovables. • Otro beneficio los plásticos de base biológica es su potencial para cerrar ciclo y aumentar la eficiencia de los recursos. Usos de los Bioplásticos: Hoy en día, los bioplásticos se utilizan principalmente en los siguientes segmentos de mercado: embalaje (incluidos los envases flexibles y rígidos), bienes de consumo y aplicaciones domésticas, construcción de edificio, agricultura y horticultura (European Bioplastics , 2017) Composición de los bioplásticos: Actualmente los bioplásticos están hechos principalmente de plantas ricas en almidón, como maíz, caña de azúcar o remolacha azucarera. La industria de los bioplásticos también está investigando el uso de cultivos no alimentarios, como la 13

celulosa, con vistas a su posterior uso para la producción de materiales bioplásticos. Las tecnologías innovadoras son centrándose en los subproductos no comestibles de la producción de cultivos alimentarios, que genera grandes cantidades de subproductos celulósicos tales como paja, rastrojo de maíz o bagazo que puede usarse para producir biopolímeros. La biodegradabilidad: es una propiedad inherente de ciertos polímeros que pueden ser adecuado para aplicaciones específicas, por ejemplo, bolsas de residuos biológicos La biodegradación es un proceso químico en el que los materiales, con la ayuda de microorganismos, son metabolizado a agua, dióxido de carbono y biomasa. Cuando los materiales se biodegradan bajo condiciones y dentro de un marco de tiempo definido por el estándar para compostaje industrial. (European Bioplastics , 2017) Para esta investigación nuestra formulación del problema fue ¿Cómo el uso de bioplásticos elaborados a partir de cáscara de plátano y mango reduce el uso de plásticos sintéticos en el distrito de Trujillo -2018? El plástico es un derivado del petróleo muy utilizado en la actualidad. Lo encontramos en las botellas de agua, vasos, recipientes etc. Sin embargo, el petróleo es un recurso no renovable y con el transcurso del tiempo es probable que se termine; la fabricación de plástico representa alrededor de 8% del consumo de petróleo. Del mismo modo, el plástico no es amigable con el medio ambiente. Por ejemplo, una bolsa de plástico puede tardar más de 100 años en degradarse, lo cual ocasiona que la acumulación de plástico en nuestro planeta sea un problema cada vez grave. En los últimos años, la investigación sobre bioplásticos ha sido un tema investigado debido a los problemas originarios por el alto impacto negativo que los plásticos presentan sobre el medio ambiente. En esta investigación se plantea una alternativa natural que puede ser reemplazado los plásticos ordinarios por un plástico natural. Los bioplásticos es producto de la biomasa (almidón), su uso permitió aminorar el problema de hacinamiento de desechos plásticos y reduciendo la sujeción sobre el uso excesivo del petróleo. Elaborar bioplástico a partir de cáscara de mango y plátano es una buena alternativa para la manufactura del plástico peruano, por la escasa producción de plástico natural o bioplástico, además mejorará la calidad de sus productos porque optaría por fuentes renovables de materia prima lo cual lo haría más competitiva. 14

En la hipótesis negativa los bioplásticos a base de cáscara de plátano y de mango no reduce el uso de plásticos sintéticos en el distrito de Trujillo- 2018 y la hipótesis positiva los bioplásticos a base de cáscara de plátano y de mango reduce el uso de plásticos sintéticos en el distrito de Trujillo- 2018. El objetivo principal fue elaborar bioplásticos a base de cáscara de plátano y de mango para reducir el uso de plásticos sintéticos en el distrito de Trujillo – 2018 y los objetivos específicos fueron: elaborar bioplásticos a base de cáscara de plátano y cáscara de mango similares a los plásticos convencionales, determinar los parámetros de calidad del bioplástico como: biodegradabilidad, flexibilidad, densidad y peso mediante análisis físicos e identificar el residuo orgánico más eficiente para la elaboración de bioplásticos. II.

MÉTODO

2.1. Tipo y diseño de investigación

La presente investigación fue de tipo aplicada con un estudio experimental porque se llevó a cabo la manipulación de las variables de estudio, se tuvo el siguiente diseño: 𝑀1 →

𝑂𝑚 𝑋 𝑂𝑏𝑚

𝑀2 → 𝑂𝑝 𝑋 𝑂𝑏𝑝 Dónde: 𝑀1, 𝑀2 = 𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 1 𝑦 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 2 𝑂𝑚 , 𝑂𝑝 = 𝐶á𝑠𝑐𝑎𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑛𝑔𝑜 𝑦 𝑐á𝑠𝑐𝑎𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑙á𝑡𝑎𝑛𝑜 𝑋 = 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 𝑂𝑏𝑚 = 𝑏𝑖𝑜𝑝𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑐á𝑠𝑐𝑎𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑛𝑔𝑜 𝑂𝑏𝑝 = 𝐵𝑖𝑜𝑝𝑙á𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑐á𝑠𝑐𝑎𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑙á𝑡𝑎𝑛𝑜

15

2.2.

Operacionalización de variables Tabla N° 1: Operacionalización de variables

Hipótesis H0: Los bioplásticos a base de cáscara de plátano y de mango no reducen el uso de plásticos sintéticos en el distrito de Trujillo2018.

H1: Los bioplásticos a base de cáscara de plátano y de mango reducen el uso de plásticos sintéticos en el distrito de Trujillo2018.

Variables independiente

Definición conceptual

El bioplástico es un Bioplástico de cáscara de producto elaborado a base plátano y cáscara de de los residuos orgánicos mango (cáscara de plátano y mango) que tiene carácter biodegradable y sus características son similares a las del plástico sintético. Variable dependiente

Cáscara de plátano y mango

Definición conceptual Es un residuo orgánico producto de las frutas y que el ser humano por general lo percibe como no benéfico.

Dimensión

Calidad del bioplástico

Indicadores

Escala

Biodegradabilidad (Peso/días) Densidad (kg/m3) Peso (g)

Dimensión

Indicadores

Cuantitativa

Escala

Cantidad en g de Elaboración del bioplástico

cáscara de mango y plátano

Cuantitativa

Fuente: Elaboración propia

24

2.3. Población, muestra y muestreo

2.3.1.

Población.

La población estuvo conformada por todas las cáscaras de plátano y mango generadas del sector fruta del mercado la Hermelinda –Trujillo. 2.3.2.

Muestra.

La muestra para el grupo experimental se utilizó 2 grupos experimentales de 1 kilo de plátano de seda y 1 kilo de mango. 2.3.3.

Muestreo

Fue un muestreo no probabilístico porque las muestra se obtuvo al azar. •

Criterios de selección de cáscara de mango. El mango de variedad Kent (Mangifera índica) de cáscara color amarillo rojizo, en buen estado.

•

Criterios de selección de cáscara de plátano. El plátano de variedad seda (Musa L.) de cáscara amarilla.

2.4. Técnicas e instrumentos de recolección de datos, validez y confiabilidad

2.4.1.

Técnica e instrumento de recolección de datos

La técnica de esta investigación fue la observación experimental y el instrumento que se utilizó fue una ficha de registro de datos diseñada de acuerdo a la investigación y a los objetivos planteados. 2.4.2.

Validez y confiabilidad

Las actividades de suma importancia en el desarrollo de dicha tesina, fue la autenticidad y verificación de los materiales y equipos utilizados, asegurando el adecuado funcionamiento y precisión, cumpliendo con las instrucciones que son dadas desde su fabricación; logrando con ello obtener resultados confiables, de lo anterior mencionado, se toma en cuenta el uso de equipos calibrados tal es el caso de: la balanza analítica que se usó en los análisis. La investigación está basada en lineamientos de laboratorios con equipos calibrados por INACAL-ISO/IECI 17025, con la finalidad de obtener resultados de mayor confiabilidad. 17

2.5. Procedimiento a) Material y equipos

•

Plancha de calentamiento o estufa

•

Balanza analítica

•

Vasos de precipitado 50 y 250 y 500 ml

•

Probeta de 10 y 50 ml

•

Vidrio reloj

•

Varillas de vidrio, pipeta de 10ml

•

Termómetros Fisher -10 a 260 °C

•

Moldes para introducir muestras (marco con tela tul )

•

Licuadora

•

Colador

•

Maceteros con humus.

b) Insumos •

Ácido acético CH3COOH 0.1M o vinagre blanco

•

Maicena

•

Agua destilada

•

Cáscara de mango y plátano

•

Glicerina

c) Proceso •

Se elaboraron 2 tipos de bioplásticos tomando como factores las cantidades de glicerina y vinagre ya que estos proveen características de elasticidad y resistencia del bioplástico de las cuales de muestran a continuación: Tabla N° 2: Cantidad de insumos para elaboración del bioplástico Bioplástico Cáscara de Mango (10g.) Cáscara de Plátano (10g.)

Glicerina(ml)

Vinagre (ml)

Maicena (g)

Agua(ml)

50 ml

10 ml

10 g

20 ml

50 ml

10 ml

10 g

20 ml

Fuente: Propia

18

•

Elaboración del bioplástico de la cáscara de mango

Etapa 1: Obtención de la cáscara de mango • Pelamos la fruta y colocamos la en un recipiente. • En una tabla picamos la cáscara de mango en cuadraditos pequeños para facilitar el licuado. • Posteriormente lo ponemos en la licuadora con 20 ml de agua y procedemos a licuar hasta tener una masa uniforme. Etapa 2: Elaboración del bioplástico de cáscara de mango • En un vaso de precipitado agregamos 10gr de almidón de maíz. • Luego de ello, verter 20ml de agua destilada y disolver completamente. • Al estar todo el polvo disuelto, se procede a verter 5ml de vinagre blanco, para consumir la amilopectina, la cual nos permite una correcta plastificación del bioplástico. • De la misma manera procedemos a verter 50 ml de glicerina (plastificante), el cual le dará mayor consistencia y elasticidad al bioplástico, y se disuelve toda la solución. • Luego de ello se procede a encender la plancha de calentamiento, con el objetivo de que con una alta temperatura promedio 75 C°, se acelere una reacción entre el vinagre y la amelopectina, así como la evaporación de la mayor cantidad de agua. • Posteriormente a nos aseguramos de que la mayor cantidad de agua se haya evaporado, se procede a verter en la licuadora junto con las cáscaras de mango, dejamos licuar por 5 min. para que puedan integrarse en una sola masa. • Finalmente se procede a verter el bioplástico en el molde y se dejó a temperatura ambiente. • Elaboración del bioplástico de la cáscara de plátano Etapa 1: Obtención de la cáscara de plátano • Pelamos los plátanos y colocamos en un recipiente (se le agrega pequeñas gotas de zumo de limón), para evitar que estos no se oxiden. • En una tabla se procedemos a picar la cáscara de plátano en cuadraditos, esto con la finalidad de facilitar un poco al momento de licuar. • Finalmente agregamos a la licuadora 10g de cáscara de plátano con 20ml de agua destilada y procedemos a licuar, con la finalidad de tener una masa uniforme. Etapa 2: Elaboración del bioplástico • En un vaso de precipitado pesamos 10g de maicena. • Luego de ello, verter 20 ml de agua destilada, disolver completamente hasta que se 19

haya diluido todo. • Al estar todo el polvo disuelto, se procede a verter 10ml de vinagre blanco, para consumir la amilopectina, la cual no permite una correcta plastificación del bioplástico, de la misma manera procedemos a verter 50ml de glicerina (plastificante), el cual le dará mayor consistencia y elasticidad al bioplástico, y se disuelve toda la solución. • Luego de ello se procede a encender la plancha de calentamiento, con el objetivo de que con una alta temperatura, se acelere una reacción entre el ácido acético y la amelopectina, así como la evaporación de la mayor cantidad de agua. • Posteriormente nos aseguramos de que la mayor cantidad de agua se haya evaporado, se procede a verter en la licuadora junto con las cascaras de plátano, dejamos licuar por 5min para que puedan integrarse en una sola masa. • Finalmente se procede a verter el bioplástico en el molde y se dejó secar. 2.6. Método de análisis de datos

Se utilizó tablas estadísticas para representa los datos obtenidos en la investigación y gráficos estadísticos, representa la comparación de las dos variables propuestas. 2.7. Aspectos éticos

La información que se presenta está alineada al curso de metodología e investigación científica que tiene como condición no afectar o dañar al medio ambiente sino ayudar y/o aportar al cuidado y al desarrollo sostenible. Con respecto a la recopilación de datos, ilustraciones de los análisis y otros aspectos se brindará todos los detalles posibles para que no quede duda de la autenticidad de la investigación, todos estos datos se verán en el informe final presentado la última semana de exposiciones.

20

III.

RESULTADOS

3.1. Resultados de biodegradabilidad Tabla N° 3: Biodegradación del bioplástico de cáscara de mango. Bioplástico de cáscara de mango Primera semana de biodegradación 02 de

03 de

04 de

05 de

06 de

07 de

08 de

junio

junio

junio

junio

junio

junio

junio

0.367

0.350

0.551

0.551

0.502

0.502

0.466

Segunda semana de biodegradación 09 de

10 de

11 de

12 de

13 de

14 de

15 de

junio

junio

junio

junio

junio

junio

junio

0.310

0.288

0.203

0.195

0.079

0.0625

0.001

Fuente: Propia Interpretación: En la tabla 3, muestra el registro de las masas del bioplástico de cáscara de mango que fue colocado en un macetero con tierra, se inició el 02 de junio el presente año con un peso inicial de 0.551 gramos pasado dos semanas el peso va disminuyendo hasta llegar a un peso final de 0.001 g. Tabla N°4: Biodegradación del bioplástico de cáscara de plátano. Bioplástico con cáscara de plátano Primera semana de biodegradación 02 de

03 de

04 de

05 de

06 de

07 de

08 de

junio

junio

junio

junio

junio

junio

junio

1.210

1.210

1.200

1.170

1.145

1.124

1.112

Segunda semana de biodegradación 09 de

10 de

11 de

12 de

13 de

14 de

15 de

junio

junio

junio

junio

junio

junio

junio

1.093

1.046

1.005

0.899

0.567

0.225

0.009

Fuente: Propia Interpretación: En la tabla 4, muestra el registro de las masas del bioplástico de cáscara de plátano que fue colocado en un masetero con tierra, donde el peso inicial fue de 1.210 g. transcurrido dos semanas el peso final fue de 0.009g .

21

Tabla N° 5: Degradación de una bolsa plástica sintética Bolsa plástica sintética Primera semana de degradación 04 de 05 de 06 de

02 de

03 de

junio

junio

junio

junio

0.597

0.597

0.597

0.597

07 de

08 de

junio

junio

junio

0.597

0.597

0.597

Segunda semana de degradación 09 de

10 de

12 de

13 de

14 de

15 de

16 de

junio

junio

junio

junio

junio

junio

junio

0.597

0.597

0.597

0.597

0.597

0.597

0.597

Fuente: Propia Interpretación: En la tabla 5, muestra el registro de la masa de una muestra de plástico sintético que fue colocado en un macetero con tierra, donde el peso inicial fue de 0.597g pasada dos semanas el peso final fue de 0.597 g siendo el mismo que el inicial, por lo tanto podemos decir que no se dio ninguna biodegradabilidad durante este tiempo. 1.400 1.200

Peso(g)

1.000 0.800 0.600 0.400 0.200

15 de junio

14 de junio

13 de junio

12 de junio

11 de junio

10 de junio

09 de junio

08 de junio

07 de junio

06 de junio

05 de junio

04 de junio

03 de junio

02 de junio

0.000

Bioplastico de cascara de mango Bioplastico de cascara de platano Plastico sintetico

Tiempo(dias)

Figura N° 1: Tiempo de biodegradabilidad. Fuente: Propia Interpretación: En la figura 1 anterior se observa la comparación de los dos bioplásticos y el plástico sintético en un tiempo de dos semanas los bioplásticos son biodegradados al máximo porcentaje mientras que el plástico sintético no hay ningún cambio.

22

Tabla N° 6: Densidad de los bioplásticos Bioplástico

Peso (g)

Volumen (ml)

Densidad

Promedio

(g/cm3)

Cáscara de mango

Cáscara de plátano

0.6854

3

0.2285

0.5455

2

0.27275

0.9729

3

0.3243

1.5417

2

0.7709

0.9853

2

0.49265

1.1023

2

0.55115

0.2752

0.6049

Fuente: Propia Interpretación: En la tabla 6 se puede observar el cálculo final de densidad, para cada bioplástico se realizaron tres muestras los cuales tuvieron un peso los mismos se midió el volumen obteniendo la densidad de las tres muestras y finalmente se obtuvo el promedio de densidad del bioplástico de cáscara de mango 0.2752 g/cm3 y del bioplástico de cáscara de plátano 0.6049 g/cm3.

0.7000 0.6000

Densidad

0.5000 0.4000 0.3000 0.2000 0.1000 0.0000 Bioplastico de cascara de mango

Bioplastico de cascara de plátano

Tipo de bioplástico

Figura N° 2: Densidad de los bioplásticos. Fuente: Elaboración propia Interpretación: con respecto en la gráfica anterior se puede observar una comparación mediante barras que el bioplástico de cáscara de plátano es mayor que la densidad del bioplástico de cáscara de plátano.

23

Tabla N° 7: Pesos de los bioplásticos. Bioplásticos / plástico

Peso (g)

Cáscara de mango

0.5510

Cáscara de plátano Plástico sintético

1.2098 0.5978

Fuente: Propia Interpretación: En la tabla 7 observamos el registro de los pesos de los bioplásticos y plástico sintético en una balanza analítica donde se obtuvo que el peso del pastico sintético es de 0.5978 g mayor que el bioplástico de cáscara de mango y mucho menor que el peso del bioplástico de cáscara de plátano con un peso de 1.2098 g.

1.4 1.2

Peso (g)

1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Cáscara de platano

Cáscara de mango Bioplástico/Plastico

Plástico sintético

Figura N° 3: Pesos en gramos de los bioplásticos y plástico sintético Fuente: Propia Interpretación: En la figura 3 observamos que el peso del bioplástico de cáscara de plátano es mayor al bioplástico de cáscara de mango y el plástico sintético.

24

IV.

DISCUSIÓN

- Los resultados obtenidos tienen similitud con la tesis elaborado por Meza, (2016) elaboró un

bioplástico de residuos obtenidos de las peladoras de papa obteniendo un bioplástico degradado en 92 días con un peso final de 64.21% mientas que en esta investigación los bioplástico obtenidos de cáscara de plátano y cáscara de mango se degradaron en dos semanas. - En el proceso de la investigación se tuvo algunas dificultades con respecto a los materiales y

equipos para la elaboración del bioplástico, el clima que fue un factor muy importante para el secado de estos, sin embargo, estos procedimientos fueron mejorados en tiempo previsto. Sin embargo, se logró cumplir el objetivo en un 80%. - La teoría utilizada en la investigación oriento a la comprensión de los procesos metodológicos

y la explicación en las variables bioplásticos de cáscara de plátano y mango. Tal como lo fundamenta (Europea Bioplastico, 2017) que un bioplástico una alternativa para sustituir el uso de plásticos sintéticos y así disminuir la cantidad de desechos plásticos en el mundo. - Los resultados de la investigación permiten aceptar la hipótesis plateada por los

investigadores, en el sentido que la elaboración de bioplásticos sustituye el uso de plásticos sintéticos en la ciudad de Trujillo. Los hallazgos encontrados en la investigación fue que la degradación de los bioplásticos fue en un mes, siendo esta muy favorable para nuestro medio ambiente comparándolo con los plásticos sintéticos que su degradación es en más de 100 años.

25

V.

CONCLUSIONES

- La elaboración de bioplásticos con residuos orgánicos reduce la contaminación de plásticos sintéticos en un 80% porque son biodegradables por lo que son desaparecidas amenos tiempo que los plásticos convencional. - Se elaboró bioplásticos a partir de cáscara de plátano y cáscara de mango, residuos orgánicos los cuales tienen gran similitud a los plásticos convencionales. - Los parámetros de calidad fueron el bioplástico de cáscara de plátano tuvo una biodegradabilidad de 0.009g en un tiempo de dos semanas, densidad de 0.6049 (g/cm3), peso de 1.2098 g, es flexible y el bioplástico de cáscara de mango tuvo una biodegradabilidad de 0.001g en un tiempo de dos semanas densidad de 0.2752 (g/cm3), peso de 0.5510 g. - El residuo orgánico más eficiente para la elaboración de bioplásticos es la cáscara de mango porque con ello se diseñó una bolsa para almácigo.

26

VI.

RECOMENDACIONES Se recomienda a futuros investigadores en elaboración de bioplásticos, tener en cuenta: • Se recomienda que otros investigadores que decidan elaborar bioplásticos deben tener cuidado al momento de elegir los residuos orgánicos para elaborar el bioplástico ya que estos contienen bajo % de almidón. • También tener en cuenta las condiciones meteorológicas para el secado del bioplástico. • Se recomienda realizar los bioplásticos con otros tipos de residuos orgánicos como cáscara de papa, cáscara de yuca, cáscara de plátano verde residuos de las chiferas, para sí contribuir de manera positiva con el ambiente. • También agregar otros insumos para que el bioplástico sea más resistente al agua, etc. • Realizar más parámetros de calidad del bioplástico como dureza, flexibilidad con el equipo de ensayo, penetración entre otros para llegar a obtener bioplásticos similares a los convencionales. • Los bioplásticos obtenidos pueden ser usados como bolsas para vivero ayudando también a la nutrición de las plantas.

27

REFERENCIAS

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Noviembre

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2017.

[Citado

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27

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de plátano para diseño de una línea de producción alterna para las chifleras de Piura-Perú. [En

línea]

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Noviembre

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Lima

-

Perú:

Universidad

Nacional

Agraria

la

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http://studylib.es/doc/8648001/memoria-anual-2014 SINIA-MINAM. Manual de Residuos Sólidos. Lima - Perú: Lerma Gómez, EIRL, 2009. http://sinia.minam.gob.pe/download/file/fid/39096 VALAREZCO, María José. Desarrollo de biopolímeros a partir del almidón de corteza de yuca (Manihot esculenta). [En línea] Marzo de 2012. [Citado el: 25 de 04 de 2018.] http://dspace.utpl.edu.ec/bitstream/123456789/2733/1/Maria%20Jose%20Valarezo%20Ul

29

ANEXOS Anexo 1: Instrumento de registro de datos

Tabla N° 8: Ficha de análisis del bioplástico Producto

Muestra

Bioplástico de

Cáscara de

cáscara de plátano

plátano

Bioplástico de

Cáscara de

cáscara de mango

mango

Biodegradación

Densidad

Final (g/día)

(g/m3)

Peso (gr)

0.009g

0.6049

1.2098

0.001g

0.2752

0.5510

Fuente: elaboración propia Anexo 2: Análisis de parámetros en los bioplásticos Biodegradabilidad: Se pesó el bioplástico obtenido de un cierto tamaño en una balanza analítica luego se pone en un macetero de tierra o/y humus durante varios días y se ira pesando todos los días hasta que el bioplástico sea biodegradado completamente, esto se puede realizar haciendo una comparación con el plástico sintético de igual tamaño que el bioplástico y se va tomando el peso diario. Densidad: Se tomó una muestra del bioplástico de un cierto tamaño, se pesa en la balanza analítica g y en una probeta de 200 ml se coloca 100 ml de agua destilada. Introducir la muestra del bioplástico hasta que quede completamente sumergido registrar cuanto sube el nivel del agua con una regla y se aplica las fórmulas siguientes: Fórmula 1.cálculo del volumen del bioplástico. 𝑽𝒔𝒐𝒍𝒊𝒅𝒐(𝒄𝒎𝟑) = 𝑽𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍(𝒎𝒍) − 𝑽𝒊𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍(𝒎𝒍) 𝒎(𝒈)

Fórmula 2.cálculo de la densidad 𝒅 = 𝒗(𝒄𝒎𝟑) Dónde: m∶ Masa del biopolímero v: Volumen del agua

30

Anexo 3: Imágenes respecto a la elaboración del bioplastico. Fotografía 1: Materiales utilizados en la elaboración de los bioplásticos.

Fuente: Propio Fotografía 3: Cortando la cáscara de plátano en cuadros pequeños.

Fuente: Propio Fotografía 5: Mezcla del agua destilada en la cáscara de plátano.

Fuente: Propio

Fotografía 2: Pelado del plátano.

Fuente: Propio Fotografía 4: Peso de la cáscara de plátano en la balanza.

Fuente: Propio Fotografía 6: Peso de la maicena en la balanza analítica.

Fuente: Propio

31

Fotografía 7: Medida de vinagre.

Fuente: Propio Fotografía 9: Mezclado de todos los insumos.

Fuente: Propio

Fotografía 11: Licuado de la mezcla.

Fuente: Propio

Fotografía 8: Medida de glicerina y agua destilada.

Fuente: Propio Fotografía 10: Calentamiento de la mezcla.

Fuente: Propio Fotografía 12: Cáscara del mango.

Fuente: Propio 32

Fotografía 13: Medida de temperatura de la mezcla.

Fotografía 14: Bioplastico obtenido de cáscara de mango.

Fuente: Propio Fuente: Propio Fotografía 15: Bioplástico de cáscara de plátano.

Fuente: Propio Fotografía 17: Peso de bioplástico de cáscara de mango.

Fotografía 16: Peso de los bioplásticos.

Fuente: Propio Fotografía 18: Peso del bioplástico de cáscara de plátano.

.

Fuente: Propio

Fuente: Propio 33

Fotografía 19: Biodegradabilidad de los bioplásticos.

Fuente: Propio

Fotografía 20: Bolsa del bioplástico de cáscara e mango y uso.

Fuente: Propio

.

34