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• Ricardo Duque

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BIOPOLIMEROS A BASE DE CEREALES

RESUMEN La industria plástica tiene por un lado a la variabilidad de los precios de los recursos fósiles y por otro lado, los precios del petróleo. La industria de los plásticos biodegradables, por lo tanto, tiene una respuesta a estos problemas desde una estrategia es donde se desarrollan recursos renovables. Se sabe que ya es posible remplazar los polímeros por plásticos renovables, así como materias primas vegetales y de este modo respetar el medioambiente. Los biopolímeros son una a puesta para reducir el consumo de los polímeros originarios del petróleo, sin embargo la tarea no ha sido tan sencilla, a pesar que los biopolímeros tienen como ventaja el tiempo de biodegradación y que dentro de este proceso son absorbidos en su gran mayoría de nuevo por el ambiente, sin embargo como los procesos productivos no son del todo económicos para que su producción se pueda llevar a gran escala y en algunos casos las propiedades físico-químicas no igualan a los polímeros derivados del petróleo.

Nuevos plásticos biodegradables o biopolímeros Este nuevo material es un plástico de origen natural producido por un organismo vivo, sintetizado a partir de fuentes de energía renovables y con carácter biodegradable. La ISO (International Standard Organization) define la biodegradación como la degradación en pequeñas moléculas que formen parte del ciclo de la vida (O, CO2, H2O) por acción de microorganismos (bacterias, hongos y algas). La investigación en plásticos biodegradables está dando paso a numerosas aplicaciones en todos los campos en los que se utilizan materias plásticas no biodegradables tales como: espumas, productos de higiene, embaces, embalajes, etiquetas, etc. Un sector que podría calificarse de revolucionario es el de la denominada ingeniería de tejidos, una disciplina de reciente creación cuyo objetivo es la fabricación de tejidos humanos a partir de materiales biodegradables, de manera que se puedan obtener tejidos de recambio. Algunas aplicaciones como placas o tornillos biodegradables ya están siendo empleados en la actualidad en cirugía de huesos.

La sustitución de los plásticos actuales por plásticos biodegradables es una vía por la cual el efecto contaminante de aquellos, se vería disminuido en el medio ambiente. Los desechos de plásticos biodegradables pueden ser tratados como desechos orgánicos y eliminarlos en los depósitos sanitarios, donde su degradación se realice en exiguos períodos de tiempo. Los polímeros biodegradables se pueden clasificar de la siguiente manera: • Polímeros extraídos o removidos directamente de la biomasa: polisacáridos como almidón y celulosa. Proteínas como caseína, queratina, y colágeno. • Polímeros producidos por síntesis química clásica utilizando monómeros biológicos de fuentes renovables. • Polímeros producidos por microorganismos, bacterias productoras nativas o modificadas genéticamente. Dentro de la última categoría que será en la que nos vamos a centrar se hallan los plásticos biodegradables producidos por bacterias, en este grupo encontramos a los PHAs y al ácido poliláctico (PLA). Los PHAs debido a su origen de fuentes renovables y por el hecho de ser biodegradables, se denominan “polímeros doblemente verdes”. El PLA, monómera natural producida por vías fermentativas a partir de elementos ricos en azúcares, celulosa y almidón, es polimerizado por el hombre. Los bioplásticos presentan propiedades fisicoquímicas y termoplásticas iguales a las de los polímeros fabricados a partir del petróleo, pero una vez depositados en condiciones favorables, se biodegradan. A Continuación ampliaremos más la información sobre esta última categoría.

BIOPOLIMEROS NATURALES A BASE DE CEREALES Los Plásticos Biodegradables pueden ser fabricados a partir de recursos renovables, tanto de origen animal como vegetal, o recursos fósiles. Es la estructura química lo que hace a un polímero biodegradable, lo diferencia de un polímero convencional, y permite que pueda ser destruido por microorganismos, como hongos y bacterias. Una alternativa ecológica a los plásticos convencionales con múltiples ventajas para las personas y el medio ambiente. Plásticos La difícil biodegradabilidad de los plásticos (derivados del petróleo), han llegado a convertirse en un problema generando daños al planeta desde el proceso de su fabricación como los gases que emiten las petroleras y las diferentes fabricas productoras de este, además estos al ser la base de la mayoría de productos de consumo hace que se genere en altas cantidades y se convierten en residuos de difícil degradación ya que pueden tardar entre 100-1000 años. Justificación. Disminuir la contaminación ambiental es una de las búsquedas que nos ha llevado a tratar de encontrar nuevas formas de fabricación de productos que sean favorables al medio ambiente y no perjudicial para este. Es por esto que debemos reemplazar el plástico convencional el cual tiene una descomposición lenta por un plástico que tenga una biodegradación más rápida y haga un menor daño al medio

ambiente. Para desarrollar este proyecto se han encontrado varias investigaciones del procesamiento del almidón, logrando un producto plástico natural; por medio de la polimerización. El plástico tradicional está compuesto por un polímero denominado polietileno, sintetizado a partir del petróleo por la industria petroquímica. Objetivo General. Desarrollar un proceso casero para la obtención de biopolímero generado a partir del almidón de maíz. Objetivos Específicos. Concienciar a las personas del daño que ocasiona el plástico convencional al medio ambiente. Dar a conocer los diferentes beneficios que nos brinda el biopolímero. Ventajas y Desventajas La principal desventaja es el costo de producción y el precio, que suele ser mayor que los plásticos sintéticos. Sin embargo, su uso aumentará a medida que se observen las ventajas comparativas del biopolímero frente al plástico sintético Es un material de fácil descomposición lo cual es muy favorable para el medio ambiente. El biopolímero es un material polímero el cual se fabrica a partir de recursos renovables de origen natural, como el almidón o la celulosa. Para crear un biopolímero, se buscan estructuras químicas que permitan la degradación del material por microorganismos, como hongos y bacterias. Los biopolímero pueden degradarse en un periodo de tiempo asumible (entre semanas y meses), siempre que se den las condiciones para que esto ocurra. Tiene la misma resistencia y rigidez del plástico normal. APLICACIONES DEL BIOPOLIMEROS A BASE DEL ALMIDÓN DE MAIZ Los actuales biopolímero a base de maíz son una buena alternativa a los plásticos a base de petróleo, pero tienen el inconveniente de que no toleran el calor, por lo que no se pueden utilizar en la industria alimentaria como envases para productos calientes. COMO SE FORMA EL ACIDO POLILACTICO O PLA El almidón es un polímero natural. Se trata de un tipo de hidrato de carbono constituido por moléculas grandes que la planta sintetiza durante la fotosíntesis y le sirve como reserva de energía. Cereales, como el maíz y tubérculos, como la papa, contienen gran cantidad de almidón. El almidón puede ser procesado y convertido en plástico, pero como es soluble en agua se ablanda y deforma cuando entra en contacto con la humedad, limitando su uso para algunas aplicaciones. Esto puede ser solucionado modificando químicamente el almidón que se extrae del maíz, trigo o papa. En presencia de microorganismos el almidón es transformado en una molécula más pequeña (un monómero), el ácido láctico. Luego, el ácido láctico es tratado químicamente para formar cadenas o polímeros, estos unen entre sí para formar un polímero llamado ácido polilactico (PLA). El entrecruzamiento de cadenas de PLA da lugar a la lámina de plástico biodegradable que sirve de base para la elaboración de numerosos productos plásticos no contaminantes. ALMIDÓN: El almidón es un polisacárido de reserva alimenticia predominante en las plantas, constituido por amilosa y amilopectina. POLISACARIDOS:

Los

polisacáridos

son

polímeros,

cuyos

monómeros

constituyentes son monosacáridos, los cuales se unen repetitivamente mediante enlaces glucosídicos. La amilosa y amilopectina son dos moléculas que constan en el almidón (carbohidratos complejos). Ambas se componen de cadenas largas de moléculas de glucosa. POLÍMERO: Los polímeros (del Griego: poly: muchos y mero: parte, segmento) son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros. MONÓMERO: Un monómero (del griego mono, ‘uno’, y meros, ‘parte’) es una molécula de pequeña masa molecular que unida a otros monómeros, a veces cientos o miles, por medio de enlaces químicos, generalmente covalentes, forman macromoléculas llamadas polímeros.

Referencias 

DUARTE, Luciana. 2012. Biocycle: plástico da cana-de-açúcar. [En línea] 2012.

[Citado el: 26 de Septiembre de 2014.] http://lucianaduarte.wordpress.com/2012/08/20/biocycle-plastico-dacana-de- acucar/. 

INVEST IN BOGOTÁ. 2014. Bogotá tiene un sector de plásticos moderno y competitivo. [En línea] 2014. [Citado el: 6 de Noviembre de 2014.] http://es.investinbogota.org/noticias/bogota-tiene-un-sector-deplasticos-moderno-y-competitivo.

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M.C Katiushka Arevalo Niño, Elaboración de plásticos biodegradables a partir de poli saca r11) o s y si estudio de biodegradación a nivel de laboratorio y campo, Polímeros estructuras y propiedades, Pag 10-36

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Herrera Pérez Juan Ángel, Flores Olmos Luis Misael, Los plásticos biodegradables, Primavera 2015.

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[1] López, C., Xantanos Biopolimericos: Propiedades reologicas y aplicaciones. CienciAcierta, 7(25),2011.



BIOPOLÍMEROS: AVANCES Y PERSPECTIVAS MANUEL FERNANDO VALERO-VALDIVIESO Doctor en ingeniería Química, Universidad de La Sabana, [email protected]

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YAMILETH ORTEGÓN Estudiante de maestría en diseño y gestión de procesos, Universidad de La Sabana, [email protected]

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YOMAIRA USCATEGUI Estudiante de maestría en diseño y gestión de procesos, Universidad de La Sabana, [email protected]