Plástico biodegradable a partir de polímeros de agave

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Conacyt
Agencia informativa del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología México [ciencia+tecnología+innovación]
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Ante una necesidad ambiental por contaminación ocasionada por la industria alimentaria y como alternativa para el aprovechamiento biotecnológico de agave, investigadores de la Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería, campus Zacatecas, del Instituto Politécnico Nacional (UPIIZ IPN) desarrollaron este proyecto que consiste en la fabricación de plásticos biodegradables hechos con polímeros de agave. 

Esta investigación titulada Fabricación de material de empaque a base de pectina y alginato, adicionados con polímeros obtenidos a partir del agave para su uso en la industria alimentaria fue desempeñada por el ingeniero en alimentos Luis Fernando Arteaga López, egresado de la UPIIZ IPN, asesorado por la doctora Margarita Garrido Gutiérrez y el maestro en ciencias Sergio Zavala Castillo, ambos con especialidad en biotecnología y bioingeniería y docentes investigadores de la institución académica referida, como parte de una línea de investigación surgida en 2015.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, Luis Fernando Arteaga López explicó que el proyecto surgió con el interés de contribuir en la solución de una de las principales fuentes de contaminación ambiental, que es la industria alimentaria, mediante el empleo de plásticos biodegradables útiles en el área de empaques.

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿A partir de qué surgió la idea de trabajar con polímeros de agave?

Luis Fernando Arteaga López (LFAL): Conocemos otras investigaciones en donde han hecho bioplásticos a partir de alginato y pectinas obtenidas de frutos como la manzana, pero no encontramos datos en la literatura en donde hayan trabajado con fuentes provenientes del agave y como es una línea de investigación que tenemos en la UPIIZ, consideramos que podría tener potencial.Ing. Luis Fernando Arteaga López.

AIC: ¿Es lo mismo llamarlos plásticos biodegradables que bioplásticos?

LFAL: Lo que buscamos es generar plásticos biodegradables. Llamarlos bioplásticos es una forma común para darlos a conocer, pero es más apropiado decir plásticos biodegradables, ya que se les llaman plásticos debido a las propiedades de elasticidad que presenten, y lo más importante es que sean biodegradables, no solamente que sean de origen natural.

AIC: ¿Cuáles son las propiedades que tiene este plástico biodegradable que obtuvieron?

"Lo que buscamos es generar plásticos biodegradables"

LFAL: Primeramente, buscábamos lograr las propiedades que tienen los plásticos de origen petroquímico, que, por así decirlo, sabemos que son maravillosas para su uso. Estas propiedades son resistencia mecánica y baja solubilidad y permeabilidad al vapor de agua. La evaluación del plástico biodegradable que obtuvimos, la comparamos con la de una película plástica de PVC utilizada para coberturas de alimentos.

La solubilidad es importante porque esta nos indica su capacidad de biodegradabilidad y qué tan resistente puede ser para empaquetar alimentos. Obtuvimos que nuestro plástico optimizado es soluble a un 10 por ciento, aproximadamente. Esto es bueno porque es degradable; pero queremos que también sea resistente al agua, por ejemplo para aquellos alimentos que tienen un alto contenido de humedad, por lo que evaluamos también su permeabilidad y observamos que es tan solo tres veces más permeable que los plásticos de origen petroquímico, entonces sí tiene una buena protección.

AIC: ¿En qué consistió el proceso para obtener este plástico biodegradable?

LFAL: Primero hicimos la extracción de los polímeros del agave. Como de la pectina y el alginato ya había hecho investigación previa, entonces partimos usando productos comerciales.

En cuanto a los polímeros del agave extrajimos dos, llamados: cutano y cutina, que se encuentran en la cutícula del agave y son los que le otorgan resistencia y protección a la pérdida de agua y al paso de microorganismos. Por esta razón, los extrajimos en la búsqueda de obtener esas propiedades que ya presentan en la planta.

Posteriormente, después de la extracción y obtención de los polímeros, hicimos diversas variables en la fabricación para evaluar el efecto de la adición de diferentes concentraciones de cada uno de los polímeros sobre sus propiedades de solubilidad, grosor y la fuerza necesaria para lograr su rompimiento.

De esta manera, vimos cómo el aumento de la pectina favorece la fuerza, pero también aumenta la solubilidad y con esto nuestros polímeros mejoran su resistencia mecánica al rompimiento.

En cuanto a los polímeros del agave extrajimos dos, llamados: cutano y cutina, que se encuentran en la cutícula del agave y son los que le otorgan resistencia y protección a la pérdida de agua y al paso de microorganismos

Luego optimizamos mediante modelos matemáticos y buscando mejorar esas propiedades como la resistencia al agua (principalmente). Hicimos una comparación empaquetando un producto cárnico comparado con la película de PVC.

AIC: ¿Cuáles son las variantes de este producto?

LFAL: Varían en el contenido del polímero —cutano y cutina— que extrajimos a partir del agave. Lo que hicimos fue variar en sus concentraciones, que van desde 0.1 por ciento hasta uno por ciento. Trabajamos en estos rangos porque en diversas investigaciones se ha demostrado que en las películas de pectina y alginato pequeñas adiciones provocan grandes cambios. Por eso decidimos empezar por concentraciones bajas para, a partir de ahí, determinar el efecto y determinar si las implementamos en mayor o menor cantidad.

Una de las cosas que vimos es que sí aportan resistencia mecánica; sin embargo, debido a su origen pueden presentar una coloración ligeramente marrón. Entonces, lo que buscamos es también que sean lo más transparentes posible, porque la mayoría de los empaques deben permitirnos ver el alimento, y además para evitar el rechazo por parte de los consumidores.

AIC: ¿Qué uso se le puede dar a los productos que ya se tienen?

LFAL: Inicialmente podría utilizarse para fabricación de películas plásticas, que son las que se utilizan como envoltura en cortes cárnicos. También se puede usar para fabricar bolsas o envolturas de cualquier tipo de comestibles. Teniendo la tecnología adecuada se puede evaluar si pueden hacerse validaciones para fabricar platos, vasos y productos semejantes, pero eso ya sería más adelante.

AIC: ¿Qué planes a futuro se tienen sobre esta investigación?

LFAL: Hay muchos. Debido a la urgencia y a la necesidad de conservación ambiental, hay mucha investigación en esta área. Lo que considero es la importancia de hacer vinculación con otras escuelas e investigadores para acelerar el desarrollo de este proyecto y de la línea de investigación en general.

Me parecería interesante trabajar con un grupo interdisciplinario para dirigir y conocer más perspectivas y poder obtener plásticos biodegradables con mejores propiedades para, algún día, sustituir por completo a los de origen petroquímico.

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