Por: Biól. María del Carmen Guerrero Sotelo*
Foto: Juan Jaramillo
Los plásticos biodegradables han surgido como una alternativa al uso de los plásticos hechos a base de petróleo. Se han realizado gran número de investigaciones y publicaciones sobre plásticos elaborados a partir de compuestos orgánicos, que sean funcionales y no causen efectos negativos al medio ambiente.
Una de las interrogantes actuales es si estos nuevos materiales podrían llegar a conservar las mismas propiedades físicas y mecánicas que un plástico convencional y además igualarles en costo.
Por ello, en el Instituto de Biotecnología de la Universidad Autónoma de Nuevo León, realizamos un proyecto en el que se utilizaron tres formulaciones a base de biopolímeros y dos controles, para su comparación. Las formulaciones se clasificaron en CL-1 (pectina, residuo agroindustrial y glicerol), CL-2 (polivinil alcohol, residuo agroindustrial y glicerol) y CL-3 (pectina, polivinil alcohol, residuo agroindustrial y glicerol).
Los controles utilizados para el control negativo (CN) fueron un plástico convencional de PEAD, mientras que para el control positivo (CP) se utilizó un plástico denominado oxobiodegradable. Las películas obtenidas por el método de casting presentaron un aspecto opaco, en unos tonos sepia y con un olor agradable a cítricos.
Posteriormente, dichas películas fueron sometidas a tres diferentes pruebas: físico-mecánicas, solubilidad y biodegradabilidad. Las propiedades físico-mecánicas de porcentaje de elongación y resistencia a la tensión, en las formulaciones a base de biopolímeros, no fueron comparables con los controles, obteniéndose membranas duras y quebradizas para la pectina y membranas más flexibles para el PVA.
Asimismo, CL-2 presentó los valores más altos en resistencia a la tensión y porcentaje de elongación, obteniendo valores de 19.63 N y 3.66 por ciento, respectivamente.
Al mezclar pectina y PVA, se obtuvieron los valores más bajos para tensión y porcentaje de elongación, siendo 10.53 N y 2.63 por ciento, respectivamente. Las pruebas de solubilidad se llevaron a cabo en dos estratos: agua de río y agua de mar. Las muestras utilizadas se solubilizaron en menor tiempo en agua de mar que en agua de río, a excepción de CL-2 que se solubilizó en menor tiempo en agua de río.
En agua de mar, CL-1 presentó el menor tiempo en solubilizarse con 2.61 minutos y CL-3 alcanzó el valor más alto con 3.34 minutos. En el caso de las pruebas en agua de río, CL-2 obtuvo el menor tiempo en solubilizarse con 1.45 minutos y CL-3 el mayor tiempo con 10.48 minutos; cabe destacar que CL-3 fue la formulación menos soluble en ambos estratos.
En las pruebas de biodegradabilidad en suelo, las formulaciones que perdieron mayor porcentaje en peso fueron las elaboradas a base de pectina. CL-1 fue la que presentó mayor porcentaje de pérdida en peso, al no recuperarse ninguna de las muestras en los diferentes días de colecta, teniendo una pérdida del 100 por ciento.
CL-2 fue la que menor porcentaje en peso perdió, presentando incluso una ganancia en peso el día 10 de colecta, con un valor negativo de -9.0 por ciento.
La mezcla de pectina con PVA permitió mayor biodegradabilidad que en la formulación que contenía únicamente PVA.
Las tres formulaciones ─CL-1, CL-2 y CL-3─ presentaron el 100 por ciento de pérdida en peso en la última fecha de colecta realizada el día 43. Para el caso de CN y CP presentaron ganancia en peso los días 10 y 15 de colecta, CP con valores de -35.00 y -38.72, respectivamente; mientras que CN mostró valores de -26.05 y -26.79, respectivamente. Asimismo, CP presentó ganancia en peso el día 25, con un valor de -1.94, y CN, el día 35, con un valor de -7.05.
El último día de colecta, CP presentó mayor biodegradabilidad con un valor de 3.97 por ciento de pérdida en peso y CN un valor menor de biodegradabilidad con 1.44 por ciento de pérdida en peso.
Es importante resaltar que el uso de residuo agroindustrial permitió reducir el costo en las películas, al no utilizar sólo bipolímeros en la elaboración de las mezclas. Además, los plásticos biodegradables y oxobiodegradables presentaron en el mercado costos más altos que los plásticos convencionales.
Con base en los resultados obtenidos en esta investigación, se concluyó que es posible obtener películas plásticas biodegradables a partir de mezclas de pectina, PVA y residuos agroindustriales, así como desarrollar películas plásticas que sean solubles en ambientes acuáticos y marinos a partir de pectina, PVA y residuos agroindustriales.
El PVA es un polímero que proporciona fuertes propiedades físico-mecánicas a las biopelículas y, al ser utilizado de manera individual junto con residuos agroindustriales, presenta mejores propiedades que al ser mezclado con pectina.
Por otra parte, las películas plásticas a base de biopolímeros se solubilizan con mayor facilidad en agua de mar que en agua de río. La pectina es un biopolímero que por sus buenas propiedades de permeabilidad al agua, facilita la solubilidad de las películas.
La prueba de biodegradabilidad en suelo por medio del parámetro de pérdida en peso es una forma indirecta de medir degradación y debe de ser apoyada por técnicas más específicas y de mayor sensibilidad. La presencia de pectina en los formulados incrementa la biodegradabilidad de las películas en comparación a las películas que sólo tenían PVA.
En cuanto a costos en la elaboración de películas biodegradables, el PVA es un polímero más viable de ser utilizado, al ser menos costoso que la pectina.
Sin embargo, los plásticos biodegradables continúan estando en desventaja con los plásticos sintéticos en lo que refiere a costos, aunque éstos se han visto reducidos con el paso de los años, desde su desarrollo e introducción en el mercado.
Utilizar plásticos biodegradables es viable, si existen materiales más sostenibles que los no biodegradables a un nivel de rendimiento que sea igual o incluso mejor. Por ello, utilizar residuos agroindustriales permite a partir de un producto sin valor crear productos potencialmente sostenibles y económicos.
* Instituto de Biotecnología, Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Autónoma de Nuevo León
