Resumen

Resumen:

A pesar de las numerosas campañas para reducir el consumo de plástico, estos materiales siguen siendo una grave amenaza para el medio ambiente. Motivados por esta problemática, decidimos desarrollar un proyecto que contribuye a mitigarla.

Nuestro objetivo principal fue crear un bioplástico a partir de materiales de fácil acceso, como almidón de maíz, vinagre, glicerina y agua. Tras diversas pruebas y ajustes, logramos obtener un material moldeable y flexible, ideal para la fabricación de láminas biodegradables.

Estas láminas bioplásticas presentan un gran potencial para reemplazar a los plásticos convencionales utilizados en el envasado de alimentos, contribuyendo así a disminuir la contaminación plástica.

Este proyecto demuestra la viabilidad de producir bioplásticos a partir de recursos naturales como el almidón de maíz, ofreciendo una alternativa sostenible y ecológica a los plásticos derivados del petróleo. Los resultados obtenidos abren nuevas posibilidades para el desarrollo de materiales biodegradables con diversas aplicaciones en la industria alimentaria y otros sectores.

ingieren, lo que les provoca asfixia y, en última instancia, la muerte.

Ante esta grave problemática a nivel global, se hace urgente la búsqueda de alternativas que reduzcan el uso de plásticos y minimicen su impacto ambiental.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Planteamiento

De acuerdo con un estudio publicado por la UNAM en agosto de 2021, nuestro consumo diario de plástico aumentó drásticamente de 10 gramos en 1980 a 300 gramos en 2010, lo que representa un incremento del 3,000% (Geyer et al., 2017). Extrapolando estas cifras a nivel mundial, cada persona desecha aproximadamente 100 kilogramos de plástico al año, lo que equivale a un desperdicio anual de entre 1.07 y 2.91 millones de toneladas métricas, la mayor parte de las cuales termina en los océanos 

Evidentemente, el uso indiscriminado de plásticos ha superado los límites de la sostenibilidad y está causando un grave impacto ambiental y en la vida de innumerables especies, incluyendo la nuestra.

 Muchas de estas bolsas terminan en vertederos y, eventualmente, en los océanos, donde contaminan vastas extensiones marinas. Se calcula que un millón de aves y más de 100,000 mamíferos marinos mueren cada año a causa de la ingestión de plásticos. Un ejemplo trágico es el de las tortugas marinas, que confunden las bolsas de plástico con medusas y las tenían limitaciones en cuanto a su resistencia.

Con el tiempo, la investigación y el desarrollo permitieron superar estos obstáculos. Se descubrieron nuevos polímeros biodegradables, como el ácido poliláctico (PLA), y se mejoraron significativamente las propiedades mecánicas de los bioplásticos, ampliando su gama de aplicaciones. 

El inconveniente de usar ácido poliláctico en la elaboración de bioplásticos  , es que la obtención de este producto tiene un mayor  grado de dificultad  

La adopción de bioplásticos está motivada por diversos factores:

Reducción de la dependencia del petróleo: Los bioplásticos ofrecen una alternativa a los plásticos derivados del petróleo, que son limitados y contribuyen al cambio climático.

Disminución de la contaminación: Al ser biodegradables, los plásticos se descomponen en condiciones ambientales adecuadas, reduciendo la acumulación de residuos plásticos.

Cumplimiento de regulaciones ambientales: La creciente presión regulatoria a nivel mundial ha impulsado el desarrollo y adopción de materiales más sostenibles.

Sin embargo, los bioplásticos aún enfrentan desafíos, como su costo, propiedades limitadas en comparación con los plásticos convencionales y la

utilización de bioplásticos  de maíz  es una alternativa para reducir  la contaminación  ambiental

Antecedentes

Antecedentes

La crisis ambiental provocada por la acumulación de plásticos en el planeta ha impulsado la búsqueda de alternativas más sostenibles. Los bioplásticos, elaborados a partir de recursos renovables, se presentan como una solución prometedora para reducir nuestra dependencia de los plásticos derivados del petróleo y mitigar el impacto ambiental.

Aunque la producción industrial de plásticos a gran escala es un fenómeno relativamente reciente, el uso de materiales naturales con propiedades similares se remonta a civilizaciones antiguas. Los egipcios, por ejemplo, utilizaban una mezcla de cera de abejas y resinas vegetales, mientras que los mesoamericanos empleaban el látex del árbol de hule. Sin embargo, estos materiales presentaban limitaciones en cuanto a su durabilidad y capacidad de producción a gran escala.

A Mediados del siglo XX, la escasez de petróleo y la creciente conciencia ambiental impulsaron el desarrollo de los bioplásticos modernos. Los primeros bioplásticos se basaban en almidón de maíz, papa o tapioca, pero tenían limitaciones en cuanto a su resistencia.

Con el tiempo, la investigación y el desarrollo permitieron superar estos obstáculos. Se descubrieron nuevos polímeros biodegradables, como el ácido poliláctico (PLA), y se mejoraron significativamente las propiedades mecánicas de los bioplásticos, ampliando su gama de aplicaciones. 

El inconveniente de usar ácido poliláctico en la elaboración de bioplásticos  , es que la obtención de este producto tiene un mayor  grado de dificultad  

La adopción de bioplásticos está motivada por diversos factores:

Reducción de la dependencia del petróleo: Los bioplásticos ofrecen una alternativa a los plásticos derivados del petróleo, que son limitados y contribuyen al cambio climático.

Disminución de la contaminación: Al ser biodegradables, los plásticos se descomponen en condiciones ambientales adecuadas, reduciendo la acumulación de residuos plásticos.

Cumplimiento de regulaciones ambientales: La creciente presión regulatoria a nivel mundial ha impulsado el desarrollo y adopción de materiales más sostenibles.

Sin embargo, los bioplásticos aún enfrentan desafíos, como su costo, propiedades limitadas en comparación con los plásticos convencionales y la 

necesidad de una infraestructura adecuada para su producción y reciclaje.

A pesar de los desafíos, el futuro de los bioplásticos es prometedor. La investigación continua en este campo está dando lugar a nuevos materiales con propiedades mejoradas, y la demanda de productos sostenibles está impulsando el crecimiento del mercado.

La colaboración entre la industria, la academia y los gobiernos es fundamental para superar los obstáculos y acelerar la adopción de bioplásticos. Con una visión a largo plazo y un enfoque multidisciplinario, los bioplásticos pueden desempeñar un papel clave en la transición hacia una economía circular y un futuro más sostenible.

Esta nueva estructura enfatiza la evolución histórica de los bioplásticos, sus motivaciones, desafíos y el potencial que tienen para transformar la industria del plástico.

Objetivo

Objetivo 

Crear un prototipo de plástico biodegradable a partir de almidón de maíz como  alternativa para reducir la contaminación

Justificación

Justificación 

Como humanidad, hemos explorado diversas soluciones para abordar el grave problema de la contaminación por plástico. Entre ellas, destacan la sustitución por bioplásticos, la biodegradación mediante bacterias, el reciclaje y la recolección para su transformación.

Los bioplásticos se presentan como una alternativa prometedora. Estos materiales comparten una estructura molecular similar a los plásticos convencionales (polímeros), pero su origen es renovable, derivado de biomasa vegetal como el maíz o los huesos de aguacate. Existe una amplia gama de bioplásticos en el mercado, y muchas empresas ya han comenzado a incorporarlos en sus empaques. Su principal ventaja ambiental radica en su alta tasa de biodegradación y la reducción de la dependencia de los combustibles fósiles, lo que disminuye las emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, es importante destacar que los bioplásticos no son una solución definitiva, ya que no resuelven por sí solos los problemas asociados a los microplásticos y a la gestión inadecuada de residuos.

La razón por la que se eligió el almidón de maíz radica en sus beneficios ecológicos. De hecho, el almidón se está utilizando como un polímero natural para crear productos que no dañen el medio ambiente.

El almidón de maíz es un componente fundamental en la producción de bioplásticos gracias a sus propiedades únicas y beneficiosas. Estas características lo convierten en una materia prima muy atractiva para la industria de los biomateriales.

El maíz es uno de los cultivos más abundantes a nivel mundial, lo que garantiza un suministro constante y renovable de almidón.

El almidón de maíz es un polímero natural que puede ser descompuesto por microorganismos en condiciones ambientales adecuadas, contribuyendo así a reducir la acumulación de residuos plásticos.

Además, es un compuesto no tóxico y biodegradable, lo que lo hace seguro para su uso en aplicaciones que involucran el contacto con alimentos o con la piel.

El almidón de maíz tiene la capacidad de formar películas delgadas y flexibles, haciéndolo ideal para la fabricación de envases y otros productos similares al plástico.

Al disolverse en agua, el almidón de maíz forma soluciones viscosas, lo que le confiere propiedades adhesivas

pegara a la charola de metal descubriendo así

Hipótesis

Hipótesis

La utilización de bioplásticos  de maíz  es una alternativa para reducir  la contaminación  ambiental

Método (materiales y procedimiento)

METODOLOGÍA

Para la elaboración del bioplástico necesitamos los siguientes materiales  Dependiendo de la cantidad deseada 

40 gr de maizena

200ml de agua

10 ml de vinagre blanco

10 ml de glicerina

Procedimiento– En un envase se agrega el vinagre, luego se mezcla con la glicerina y el agua. Después, en una olla mediana, se vierte la mezcla y lo dejamos por unos segundos sobre el fuego para que se caliente un poco. Lo siguiente es agregar el almidón y empezar a mezclar hasta obtener una consistencia sólida con un color medio opaco.  Al obtener la consistencia necesaria, con una espátula se esparce sobre papel aluminio o papel encerado para aplicarlo de manera plana. Finalmente se deja reposar por lo menos 9 horas.   

En el laboratorio se hizo el mismo mismo procedimiento pero con una alteración en un ingrediente, se cambió la glicerina esta se cambiaría a vaselina líquida con las mismas cantidades para que se observaba que resultado podía tener, viendo si nos serviría para que el plástico no se pegara a la charola de metal descubriendo así

De igual forma probamos si se podía hacer la mezcla en grandes cantidades o si era mejor en menor cantidad 

Galería Método

Resultados

Resultados                                                                                                                                                                   Después de las diversas pruebas que se hicieron, se pudo hacer unas láminas transparente y algo flexibles hechas de la maizena. Al final logramos encontrar los mejores materiales y temperaturas para que sea lo más resistente y versátil posible. 

Primer  intento- En este experimento de prueba, el plástico no se pudo aplanar lo suficiente para ser fino. Además, terminó siendo quebradizo, lo cual no es lo que buscamos  

2do intento- Cambiando el orden en que se agregan los ingredientes, esta vez el plástico quedó mucho mejor en consistencia y presentación , sin embargo, pequeños pedazos de papel de aluminio se quedaron pegados al plástico, lo cual no permite sacar el plástico en una pieza. Así que en la siguiente prueba se utilizará papel encerado para ver la diferencia .

Se probó si el plástico se desintegra en el agua, y si es así. solo falta tomar el tiempo en que se degrade dicho material .

Los siguientes intentos- Después de varias pruebas incluyendo  variación de temperatura y prueba de diferentes maneras de moldear el plástico.

Galería Resultados

Discusión

Tras numerosas pruebas, hemos logrado desarrollar un bioplástico resistente y biodegradable en agua, el cual utilizamos para elaborar envoltorios para alimentos secos, específicamente galletas. Este logro nos plantea un nuevo desafío: escalar la producción de este bioplástico y optimizar sus propiedades. De hecho, se ha propuesto su implementación a nivel local, iniciando con la comunidad escolar, para empacar alimentos secos. Dependiendo de los resultados obtenidos, se podría considerar su difusión a otras instituciones educativas y, eventualmente, a un público más amplio, con el objetivo de contribuir a la reducción de la contaminación por plásticos.

Conclusiones

En conclusión, los resultados obtenidos hasta el momento demuestran la viabilidad de desarrollar bioplásticos a partir de fuentes renovables, ofreciendo una alternativa sostenible a los plásticos convencionales. El éxito en la creación de envoltorios biodegradables para alimentos secos representa un primer paso importante hacia un futuro más sostenible. Los próximos desafíos se centrarán en optimizar el proceso de producción, ampliar la escala y evaluar su impacto a nivel comercial. Con esta iniciativa, no solo se busca reducir la contaminación por plásticos, sino también impulsar la economía circular y fomentar una cultura de consumo responsable

Bibliografía

https://www.tastingtable.com/776568/25-most-popular-snacks-in-america-ranked-worst-to-best/ n https://smartgreen.com.mx/almidon-de-maiz/

https://cnnespanol.cnn.com/2023/02/06/residuos-plastico-solo-uso-informe-record-trax/#:~:text=El%20segundo%20Plastic%20Waste%20Makers,se%20public%C3%B3%20el%20primer%20%C3%ADndice.

https://saludsindanio.org/americalatina/temas/pvc-ftalatos-dioxinas#:~:text=El%20PVC%20utiliza%20sustancias%20qu%C3%ADmicas,su%20producci%C3%B3n%2C%20uso%20y%20disposici%C3%B3n.

https://www.kommerling.es/arquitectura-sostenible/pvc#:~:text=Caracter%C3%ADsticas%3A,con%20menos%20dependencia%20del%20petr%C3%B3leo

https://www.aimplas.es/blog/que-se-entiende-por-bioplasticos/

https://xn--diseosepoxicos-tnb.com/blog/reina-epoxica-resina-poliester/#:~:text=Impacto%20Ambiental&text=Ambas%20contienen%20productos%20qu%C3%ADmicos%20que,fauna%20y%20la%20flora%20local.

https://www.theseacleaners.org/es/contaminacion-por-plasticos/#:~:text=la%20biodiversidad%20marina.-,M%C3%A1s%20de%201%2C5%20millones%20de%20animales%20marinos%20mueren%20cada,entre%20ellos%20100.000%20mam%C3%ADferos%20marinos.

https://teachersforfuturespain.org/materiales-escolares-y-su-impacto-ambiental/

https://primebiopol.com/usos-y-aplicaciones-de-los-polimeros-biodegradables/

https://www.sciencedirect.com/

: https://www.aimplas.es/blog/

https://www.youtube.com/watch?v=3H-iaPB24b4&t=4s

Summary

Despite numerous campaigns to reduce plastic consumption, these materials remain a serious threat to the environment. Motivated by this problem, we decided to develop a project that contributes to mitigating it. Our main goal was to create a bioplastic from easily accessible materials such as corn starch, vinegar, glycerin and water. After various tests and adjustments, we managed to obtain a moldable and flexible material, ideal for the manufacture of biodegradable sheets. These bioplastic sheets have great potential to replace conventional plastics used in food packaging, thus contributing to reducing plastic pollution. This project demonstrates the viability of producing bioplastics from natural resources such as corn starch, offering a sustainable and ecological alternative to petroleum-derived plastics. The results obtained open new possibilities for the development of biodegradable materials with various applications in the food industry and other sectors. ingested, causing suffocation and, ultimately, death. Given this serious global problem, the search for alternatives that reduce the use of plastics and minimize their environmental impact is urgent.

Research Question

Problem approach

According to a study published by UNAM in August 2021, our daily plastic consumption increased dramatically from 10 grams in 1980 to 300 grams in 2010, which represents an increase of 3,000% (Geyer et al., 2017). Extrapolating these figures globally, each person throws away approximately 100 kilograms of plastic per year, equivalent to an annual waste of between 1.07 and 2.91 million metric tons, most of which ends up in the oceans.  Evidently, the indiscriminate use of plastics has exceeded the limits of sustainability and is causing a serious environmental impact and on the lives of countless species, including ours.

Many of these bags end up in landfills and, eventually, the oceans, where they pollute vast expanses of the ocean. It is estimated that one million birds and more than 100,000 marine mammals die each year from ingesting plastics. A tragic example is that of sea turtles, which confuse plastic bags with jellyfish and had limitations in terms of their resistance. Over time, research and development made it possible to overcome these obstacles. New biodegradable polymers, such as polylactic acid (PLA), were discovered and the mechanical properties of bioplastics were significantly improved, expanding their range of applications.

The disadvantage of using polylactic acid in the production of bioplastics is that obtaining this product has a greater degree of difficulty.   The adoption of bioplastics is motivated by various factors: Reducing dependence on oil: Bioplastics offer an alternative to petroleum-based plastics, which are limited and contribute to climate change. Reduction in pollution: Being biodegradable, plastics decompose under appropriate environmental conditions, reducing the accumulation of plastic waste

Compliance with environmental regulations: Growing regulatory pressure globally has driven the development and adoption of more sustainable materials. However, bioplastics still face challenges, such as their cost, limited properties compared to conventional plastics, and The use of corn bioplastics is an alternative to reduce environmental pollution

Background

The environmental crisis caused by the accumulation of plastics on the planet has driven the search for more sustainable alternatives. Bioplastics, made from renewable resources, are presented as a promising solution to reduce our dependence on petroleum-derived plastics and mitigate environmental impact. Although large-scale industrial production of plastics is a relatively recent phenomenon, the use of natural materials with similar properties dates back to ancient civilizations. The Egyptians, for example, used a mixture of beeswax and plant resins, while the Mesoamericans used the latex of the rubber tree. However, these materials had limitations in terms of their durability and large-scale production capacity.

In the mid-20th century, oil shortages and growing environmental awareness drove the development of modern bioplastics. The first bioplastics were based on corn, potato or tapioca starch, but they had limitations in terms of their resistance. Over time, research and development made it possible to overcome these obstacles. New biodegradable polymers, such as polylactic acid (PLA), were discovered and the mechanical properties of bioplastics were significantly improved, expanding their range of applications.

Objective

Create a prototype of biodegradable plastic from corn starch as an alternative to reduce pollution

Justification

As humanity, we have explored various solutions to address the serious problem of plastic pollution. Among them, the substitution with bioplastics, biodegradation by bacteria, recycling and collection for transformation stand out. Bioplastics are presented as a promising alternative. These materials share a molecular structure similar to conventional plastics (polymers), but their origin is renewable, derived from plant biomass such as corn or avocado seeds. There is a wide range of bioplastics on the market, and many companies have already begun to incorporate them into their packaging. Its main environmental advantage lies in its high biodegradation rate and the reduction of dependence on fossil fuels, which reduces greenhouse gas emissions. However, it is important to highlight that bioplastics are not a definitive solution, since they do not solve on their own the problems associated with microplastics and inadequate waste management.

The reason corn starch was chosen lies in its ecological benefits. In fact, starch is being used as a natural polymer to create environmentally friendly products. Corn starch is a fundamental component in the production of bioplastics thanks to its unique and beneficial properties. These characteristics make it a very attractive raw material for the biomaterials industry. Corn is one of the most abundant crops worldwide, ensuring a constant and renewable supply of starch.

Corn starch is a natural polymer that can be decomposed by microorganisms under appropriate environmental conditions, thus contributing to reducing the accumulation of plastic waste. Additionally, it is a non-toxic and biodegradable compound, making it safe for use in applications that involve contact with food or skin. Corn starch has the ability to form thin, flexible films, making it ideal for the manufacture of packaging and other plastic-like products. When dissolved in water, corn starch forms viscous solutions, which gives it adhesive properties. hit the metal tray, thus revealing In the same way, we tested if the mixture 

Hypothesis

The use of corn bioplastics is an alternative to reduce environmental pollution

Method (materials and procedure)

To make the bioplastic we need the following materials Depending on the desired quantity  40 gr of cornstarch,  200ml of water,  10 ml white vinegar,  10 ml of glycerin Procedure- In a container, add the vinegar, then mix it with the glycerin and water. Then, pour the mixture into a medium pot and leave it on the heat for a few seconds so that it warms up a little. The next thing is to add the starch and start mixing until you obtain a solid consistency with a medium opaque color.  Once the necessary consistency is obtained, spread it on aluminum foil or wax paper with a spatula to apply it flatly. Finally, let it rest for at least 9 hours.    In the laboratory, the same procedure was done but with an alteration in an ingredient, the glycerin was changed, this would be changed to liquid Vaseline with the same quantities so that we could see what result it could have, seeing if it would help us so that the plastic would not break. hit the metal tray, thus revealing In the same way, we tested if the mixture could be made in large quantities or if it was better in a smaller quantity.

Method Gallery

Results

After the various tests that were carried out, it was possible to make transparent and somewhat flexible sheets made of cornstarch. In the end we managed to find the best materials and temperatures to make it as resistant and versatile as possible.  First Try- In this test experiment, the plastic could not be flattened enough to be thin. Also, it ended up being brittle, which is not what we were looking for   2nd attempt- Changing the order in which the ingredients are added, this time the plastic was much better in consistency and presentation, however, small pieces of aluminum foil remained stuck to the plastic, which does not allow the plastic to be removed in one piece . So in the next test we will use wax paper to see the difference. It was tested whether plastic disintegrates in water, and if so. We just need to take the time in which said material degrades. The following attempts- After several tests including temperature variation and trying different ways of molding the plastic.

Results Gallery

Discussion

After numerous tests, we have managed to develop a resistant bioplastic that is biodegradable in water, which we use to make wrappers for dry foods, specifically cookies. This achievement presents us with a new challenge: to scale the production of this bioplastic and optimize its properties. In fact, its implementation has been proposed at the local level, starting with the school community, to package dry foods. Depending on the results obtained, its dissemination to other educational institutions and, eventually, to a broader public could be considered, with the aim of contributing to the reduction of plastic pollution.

Conclusions

In conclusion, the results obtained so far demonstrate the viability of developing bioplastics from renewable sources, offering a sustainable alternative to conventional plastics. Success in creating biodegradable packaging for dry foods represents an important first step towards a more sustainable future. The next challenges will focus on optimizing the production process, expanding scale and evaluating its impact at a commercial level. This initiative not only seeks to reduce plastic pollution, but also promote the circular economy and promote a culture of responsible consumption.

Bibliography

https://www.tastingtable.com/776568/25-most-popular-snacks-in-america-ranked-worst-to-best/ n https://smartgreen.com.mx/almidon-de-maiz/

https://cnnespanol.cnn.com/2023/02/06/residuos-plastico-solo-uso-informe-record-trax/#:~:text=El%20segundo%20Plastic%20Waste%20Makers,se%20public%C3%B3%20el%20primer%20%C3%ADndice.

https://saludsindanio.org/americalatina/temas/pvc-ftalatos-dioxinas#:~:text=El%20PVC%20utiliza%20sustancias%20qu%C3%ADmicas,su%20producci%C3%B3n%2C%20uso%20y%20disposici%C3%B3n.

https://www.kommerling.es/arquitectura-sostenible/pvc#:~:text=Caracter%C3%ADsticas%3A,con%20menos%20dependencia%20del%20petr%C3%B3leo

https://www.aimplas.es/blog/que-se-entiende-por-bioplasticos/

https://xn--diseosepoxicos-tnb.com/blog/reina-epoxica-resina-poliester/#:~:text=Impacto%20Ambiental&text=Ambas%20contienen%20productos%20qu%C3%ADmicos%20que,fauna%20y%20la%20flora%20local.

https://www.theseacleaners.org/es/contaminacion-por-plasticos/#:~:text=la%20biodiversidad%20marina.-,M%C3%A1s%20de%201%2C5%20millones%20de%20animales%20marinos%20mueren%20cada,entre%20ellos%20100.000%20mam%C3%ADferos%20marinos.

https://teachersforfuturespain.org/materiales-escolares-y-su-impacto-ambiental/

https://primebiopol.com/usos-y-aplicaciones-de-los-polimeros-biodegradables/

https://www.sciencedirect.com/

: https://www.aimplas.es/blog/

https://www.youtube.com/watch?v=3H-iaPB24b4&t=4s