Desarrollo de cubertería biodegradable a base de cáscara de huevo y almidón de papa como alternativa a los utensilios de un solo uso elaborados con polímeros sintéticos. Proyecto de investigación

RESUMEN : En un contexto global de crecientes desafíos medioambientales, debido al gran impacto negativo que está sufriendo el planeta, como por ejemplo la contaminación a causa de polímeros sintéticos, especialmente de utensilios de un solo uso. Los polímeros sintéticos utilizados en estos utensilios generan residuos los cuales toman varios años para degradarse, además, liberan sustancias tóxicas tanto en el proceso de fabricación, como en el tiempo que toman en degradarse. Por otro lado, La producción mundial de plástico se ha duplicado en las últimas tres décadas, contribuyendo al 3.4 % de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Es por esto que este proyecto busca desarrollar una formulación a base de cáscaras de huevo y almidón de papa como alternativa a los polímeros sintéticos en la fabricación de cubertería biodegradable. Para ello, se extrajo y caracterizó el almidón de papa y el polvo de cáscara de huevo, ambos provenientes de desechos del sector terciario. Para obtener el almidón, las cáscaras de papa se trituraron, se dejaron reposar y se filtraron, mientras que, para el polvo de cáscara de huevo, las cáscaras se lavaron, secaron y se sometieron a molienda. Posteriormente, se formularon 10 composiciones diferentes utilizando estos materiales, junto con carboximetilcelulosa, y se prepararon muestras que fueron secadas y sometidas a un tratamiento térmico a diversas temperaturas, donde se obtuvieron varias muestras, según la composición y el tratamiento térmico al que fue sometida. Se seleccionaron 6 muestras para su posterior análisis, evaluando su tiempo de degradación en tierra y agua, así como sus propiedades mecánicas y de mojabilidad mediante el uso de una máquina universal de ensayos. Para los resultados obtenidos, en el proceso de caracterización espectroscópica se registró el espectro de absorción UV-vis en el rango de 200 a 400 nm, detectando picos característicos del almidón, comparados con estudios previos que muestran un pico característico entre 230 y 300 nm. Se obtuvo un pico en 250 nm, coincidiendo con estos estudios. Se prepararon composiciones con cáscara de huevo y almidón de papa en una proporción de 2:1, con cáscara tamizada y sin tamizar, y se añadió carboximetilcelulosa (CMC) en concentraciones del 1% y 10% del peso de la cáscara. Se agregó agua para ajustar la viscosidad, observándose que las mezclas con más CMC requerían más agua. Se seleccionaron las mejores composiciones para evaluar su degradación, resistencia a la compresión y otras propiedades. Las muestras cilíndricas se secaron a 70°C durante seis horas. El tratamiento térmico inicial no fue satisfactorio, por lo que se ajustaron los parámetros, aumentando los tiempos de sostenimiento y temperaturas. Sin embargo, estos ajustes tampoco lograron los resultados deseados debido a la descomposición de los polímeros a altas temperaturas. Finalmente, se optó por tratamientos térmicos a 100°C y 300°C. Las pruebas de degradación en agua y tierra mostraron diferentes tasas de degradación según el tamaño de partícula y la cantidad de CMC. Las muestras con mayor cantidad de CMC y partículas más finas mostraron mejor resistencia mecánica y menor degradación. En tierra, las muestras 6 y 5B se degradaron completamente en siete días. Las pruebas de resistencia a la compresión indicaron que las muestras tenían un comportamiento similar al de un material cerámico, principalmente debido al carbonato de calcio en la cáscara de huevo. Se realizó un análisis de varianza para evaluar la influencia de diferentes variables en la resistencia a la compresión, sin encontrar diferencias significativas. Para fabricar los utensilios biodegradables, se evaluaron cuatro métodos de moldeo: impresión 3D, colado en moldes de yeso, alginato y silicona, siendo este último el más efectivo. Se solucionaron problemas de sedimentación y formación de burbujas reduciendo la cantidad de agua y utilizando jeringas para llenar los moldes. Finalmente, se realizaron pruebas de mojabilidad, observando un ángulo dinámico en algunas muestras, indicando absorción inmediata del agua debido a la superficie porosa del material, teniendo una buena respuesta la muestra 8 A, debido a que mostró un comportamiento hidrofóbico.

• Autores: Zapata Castro, Andrea
• Tipo de recurso: Trabajo de grado de pregrado
• Fecha de publicación: 2024
• Institución: Universidad de Antioquia
• Repositorio: Repositorio UdeA
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:bibliotecadigital.udea.edu.co:10495/42822
• Acceso en línea: https://hdl.handle.net/10495/42822
• Palabra clave: Contaminación; Pollution; Almidón de papa; Potato starch; Polímero; Polymers; Cáscara de huevo; Egg shell; Degradación; Degradation; Carboximetilcelulosa; Carboxymethylcellulose; http://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_32041; http://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_2500; http://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_2159; http://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_1309; http://vocabularies.unesco.org/thesaurus/concept6445
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