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Popotes Comestibles


Categoría: Medio Superior (Preparatoria)
Área de participación: Ciencias de los Materiales

Equipo: Popotes Comestibles

Miembros del equipo:
Alejandra Sagaón Ruíz

Asesor: Verónica Arroyo Pérez

Escuela: Colegio Baden Powell

Resumen

Los popotes son utensilios muy usados en nuestra sociedad para absorber líquidos, son elaborados generalmente con polietileno y polipropileno, materiales plásticos derivados del petróleo que se distinguen por su alta resistencia, característica que determina su lenta degradación en nuestro ecosistema y que causa graves daños cuando ingresa a los sistemas marinos principalmente. El objetivo de este proyecto, es desarrollar una alternativa amigable con el ambiente al proponer un popote elaborado con un polímero comestible a base de almidones y péptidos que cumpla con su función, sin alterar el sabor de las bebidas y que pueda ser consumido por el usuario, obteniéndose incluso beneficios nutrimentales a partir de su consumo. Durante la investigación, se determinó que el popote comestible propuesto, tiene un periodo muy corto de desintegración en el suelo (menor a 20 días) y que no causa ningún efecto nocivo a los organismos vegetales estudiados durante este proceso. Las pruebas in vitro que se llevaron a cabo para representar el proceso de digestión del popote, mostraron que es desintegrado al 100% en menos de una hora en presencia de enzimas digestivas como amilasa y pepsina, habiendo seleccionado el pH óptimo de cada una de ellas.

Pregunta de Investigación

¿Podremos desarrollar un material alternativo que evite problemas de contaminación, para sustituir los polímeros actuales a partir de los que se elaboran los popotes?

Planteamiento del Problema

El excesivo uso de plástico para productos que solo se usan una vez en un determinado tiempo están creando un gran deterioro en el ambiente, un ejemplo son los popotes que día a día consumimos, estos están elaborados con polímeros que tardan bastante tiempo en desintegrarse, lo que ocasiona que gradualmente se acumulen en tiraderos y eventualmente llegan a los océanos donde terminan con la vida de millones de seres vivos.

 

  

Antecedentes

Los polímeros plásticos son materiales que presentan propiedades físicas muy variadas e importantes, como su flexibilidad, resistencia, economía, etc. Esto ha permitido una variedad de usos en la industria a nivel mundial, sin embargo, el periodo de degradación de este material es amplio, por lo cual la acumulación de este tipo de materiales en los vertederos se ha convertido en un problema.

Los popotes, son un utensilio que actualmente se usa de manera indiscriminada y que esta fabricado en su gran mayoría por polímeros como el propileno y el polietileno. El uso de ellos  es pocas veces justificado y sin embargo en muchas ocasiones su uso es excesivo, esta situación está creando un gran impacto ecológico causando daños irreversibles al ambiente ya que, de manera general, un popote es utilizado por los consumidores una sola vez y tardan en desintegrarse entre 100 y 500 años, mientras que nosotros solo los ocupamos una media hora aproximadamente.

A pesar de los altos niveles de contaminación ambiental que producen, se estima que una persona consume aproximadamente 38 mil popotes en su vida, es decir, un promedio de 1.6 sorbetes por individuo al día.

Hoy en día podemos encontrar diversas propuestas para sustituir el material plástico a través de diferentes materiales biodegradables, pero, el desarrollo de un polímero comestible que no tenga problemas para digerirse y que incluso aporte beneficios nutrimentales al consumidor

Objetivo

Desarrollar un polímero comestible que permita la elaboración de popotes que no altere el sabor de las bebidas y que ayude a disminuir el impacto ambiental que crean los popotes plásticos actualmente utilizados.

Justificación

Los popotes, son un utensilio que actualmente se usa de manera indiscriminada y que esta fabricado en su gran mayoría por polímeros como el propileno y el polietileno. El uso de ellos  es pocas veces justificado y sin embargo en muchas ocasiones su uso es excesivo, esta situación está creando un gran impacto ecológico causando daños irreversibles al ambiente ya que, de manera general, un popote es utilizado por los consumidores una sola vez y tardan en desintegrarse entre 100 y 500 años, mientras que nosotros solo los ocupamos una media hora aproximadamente.

A pesar de los altos niveles de contaminación ambiental que producen, se estima que una persona consume aproximadamente 38 mil popotes en su vida, es decir, un promedio de 1.6 sorbetes por individuo al día.

Hipótesis

El desarrollo de un polímero comestible que presente características adecuadas de flexibilidad, resistencia, maleabilidad y biodegradabilidad, permitirá la elaboración de un popote que pueda ser consumido por el usuario, o bien desechado sin ocasionar efectos nocivos en el individuo ni en el ambiente, por sus características de fácil degradación.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales:

Varillas de agitación

Bascula

Espátula

Secadora de pelo

Mechero

Tripié

Rejilla de Asbesto

Vidrio de reloj

Vaso de precipitados

PH-metro

Agua destilada

Enzimas: pepsina y alfa-amilasa

Ácido clorhídrico

Termómetro

Mortero con pistilo

Agitador magnético

5 plantas: Duranta, amaranto, payasito,cascara de nuez y palma

Diseño experimental

Galería Método

Resultados

Los resultados han sido muy satisfactorios, ya que el polímero desarrollado mostró tener características de moldeabilidad y resistencia adecuados para elaborar un popote.

Los popotes elaborados fueron sometidos a diferentes líquidos tales como:  Refresco, Jugo y diferentes tipos de agua (dulce, salada y azucarada) obteniéndose una gran resistencia, ya que aún pasados 5 días, el popote mantenía su estructura y algunos de ellos su funcionalidad la perdían hasta después de este tiempo.

La prueba de biodegradación resulto alentadora, ya que en las condiciones de pH, temperatura y carga enzimática que se usaron para simular el proceso digestivo un  popotes se degradaron en 15 minutos.

La prueba de desintegración en suelo, mostro una variación debido al grosor de los popotes sin embargo el tiempo máximo de desintegración fue de 20 días, en condiciones ambientales normales y todas las plantas probadas mantuvieron su salud.

Las pruebas de aceptación en el consumidor son muy aceptables, ya que la calificación que se otorgó al producto es de 7.79 debido principalmente a la forma que tienen los popotes y falta de sabor. Y lo más importante, el 100% de personas encuestadas no detectó cambio en el sabor de su bebida.

 

Galería Resultados

Discusión

El polímero desarrollado permite dar forma al popote y no transfiere sabor a las bebidas. Debido a su composición es un producto totalmente comestible al que se le pueden adicionar saborizantes, colorantes e incluso conservadores que garanticen un producto atractivo, novedoso y sobre todo ecológico, ya que se demostró en las pruebas que es un material que permitirá la fácil digestión y la degradación total del popote en el medio ambiente.

Conclusiones

El desarrollo de un polímero comestible que permita moldearse, que sea resistente y que no cause daño al ser ingerido, es sin duda una alternativa para aquellas personas que acostumbren usar popotes, sin embargo, lo más importante es dar a conocer el impacto que este tipo de productos ocasiona en nuestro ambiente para disminuir su consumo.

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11.3 Pruebas de desintegración en agua dulce, salada y refresco

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Popotes Comestibles

Summary

Straws are frequently used in our society to sip liquids, they are often made of polyethylene and polypropylene, petroleum´s plastic materials that are distinguished because of their high resistance. For this reason, they have a slow degradation in our environment that causes serious damages in oceans, mainly. The project’s objective is to make a friendly alternative to the environment, suggesting an edible polymer straw, made from starch and peptides that fulfill its objective, without changing the taste of drinks, while obtaining nutrimental benefits when consumed. During the research, it is established that the proposed edible straw, has a very short period of decaying in the ground (less than 20 days) and it does not have any noxious effect of the vegetable organisms studied during the process. “In vitro” tests were made to represent the straw´s digestion process and it shows that it was totally disintegrated in less than 1 hour with a pH 2 and with the help of amylase and pepsin (digestives enzymes).

Research Question

Can we make an alternative material that avoids contamination problems to replace the actual polymers that create the straws?

Problem approach

The excessive use of plastic for products that are only used occasionally is creating a big damage to the environment. One example of this are the straws that are commonly used for our consumption, which are made of polymers that take a long time to disintegrate,
causing a gradual accumulation in dumpsters and, eventually, finishing their way in the ocean, where they kill many different species.

Background

Plastic polymers are materials that have very important and diverse physical properties, such as flexibility, resistance, economy, and many more.  This has originated many industrial usages around the world, but the degradation time of polymers take too long. As a result, the accumulation of this kind of material in garbage is now a serious problem.

 

Straws are used in an indiscriminate way nowadays. This object is normally made of polymers like propylene and polyethylene. The use of straws is rarely justified, while its usage is excessive, almost all the time. This is generating a wide ecological impact, which is causing irreversible damages in the environment. In a general way, straw usage lasts around 30 minutes approximately and it is only used once. On the other hand, it takes from 100 or 500 years to degrade.

 

Although the high levels of pollution in the environment that they produce, it is estimated that one person consumes over 38 thousand straws throughout his life. In other words, an average of 1.6 straws per person every day. 

Miguel Rivas, coordinator of the Greenpeace oceans campaign, ensures that, since 1950 when the plastic production started to nowadays, just 9 per cent of the 8.3 thousand million tons of this material has been recycled.   

Today we can find different alternatives to replace the plastic using different biodegradable materials. However, the idea of making an edible polymer that has no problem with disintegration and that contributes with nutrimental benefits to consumers is the main purpose of this Project. 

Objective

To develop an edible polymer that allows the creation of straws that don´t modify the taste of the drink so that this alternative helps to reduce the environmental impact that plastic straws have made.

Justification

Polyethylene (PE) is a thermoplastic polymer gotten through the polymerization of ethylene monomer to form long chain hydrocarbon compound. It has a lot of properties like

  • Light weight
  • Taste free, odor free
  • Low water /moisture permeability
  • Higher impact strength
  • Good resistance to organic solvents
  • High electrical resistance

It can be molten and remolded into the desired shape making it reusable and cost-effective. Of all the different kinds of plastics produced around the world, polyethylene is the most common and significant.

However, it has many disadvantages for the environment, this product can last up to 1000 years in the soil inhibiting the breakdown of biodegradable materials around or in it, for this reason when plastic straws aren’t recycled, they end up in landfills, or even worse, polluting our oceans. As of early 2018, data from Ocean Conservancy’s TIDES system shows us that straws/stirrers are the 11th most found ocean trash in cleanups, making up about 3% of recovered trash. All these straws and plastic polluting our oceans is having a negative impact on marine life.

Hypothesis

The process of making an edible polymer that has appropriate characteristics like flexibility, resistance, malleability and biodegradability, will allow the elaboration of a straw that can be consumed by the user, or thrown to the environment without generating adverse effects to the individual or nature, due to its characteristics of easy degradation.

Method (materials and procedure)

Materials and instruments.                                 

Stirring rods

Stainless steel molds

Scale

Spatula

Hair dryer

Bunsen burner

Tripod

Asbestos grille

Watch glass

Beaker

Hydrogen Potential meter

Thermometer

Mortar and pistil

Grill with heating and agitation

Magnetic stirrer

Chronometer

 Substances and reactive.

Mix for the elaboration of the polymer (starches, peptides and a sliding) all of them can be consumed by the user

Distilled wáter

Pepsin

Salivary alpha amylase

Hydrochloric acid

5 plants: Duranta, amaranto, payasito,cascara de nuez y palma.

 

Results

The results have been very satisfactory, since the developed polymer showed to have characteristics of moldabilidad and resistance adapted to elaborate a straw.
The elaborated straws were subjected to different liquids such as: Refreshment, Juice and different types of water (sweet, salty and sweetened) obtaining a great resistance, since even after 5 days, the straw maintained its structure and some of them its functionality the They lost until after this time.
The biodegradation test was encouraging, since in the conditions of pH, temperature and enzymatic load that were used to simulate the digestive process, a straw was degraded in 15 minutes.
The test of disintegration in soil, showed a variation due to the thickness of the straws, however the maximum disintegration time was 20 days, under normal environmental conditions and all the plants tested maintained their health.
The tests of acceptance in the consumer are very acceptable, since the qualification that was granted to the product is of 7.79 due mainly to the form that have the straws and lack of flavor. And most importantly, 100% of people surveyed did not detect a change in the taste of their drink.

Discussion

This polymer allows to shape the Straw, without spreading any flavor to the drinks. Due to its composition, it is absolutely edible, and you can add any flavoring, colorant and vitamins, which will increase the guarantee of an attractive, surprising and most of all, ecological product, because it has been proved that this is a material that allows easy digestion and absolute degradation in the environment (Both in the ground and the water).

 

On the other hand, as this straw is elaborated with a polymer that is similar to some pharmaceutical materials, we can say this will neither have an impact in the consumer´s health.

Conclusions

The development of an edible polymer that can be shaped, that is resistant and that is not dangerous to the consumer after the ingestion or to the environment after being disposed is, for sure, an excellent alternative for people that commonly use straws. However, the most important is to let the consumer know about the tremendous impact this kind of products can cause to our environment, so that they can reduce its consume.

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