Resumen

El uso de desechables de plástico y unicel ha causado un impacto en el medio ambiente muy grande, tanto por su corto tiempo de vida, así como por la gran cantidad de contaminantes que se desprenden durante su fabricación. En la actualidad se han buscado diferentes alternativas para mitigar este problema de basura. El presente proyecto tiene como objetivo elaborar un material biodegradable a base de hoja de maíz y nopal con el cual se elaboren este tipo de productos para disminuir el impacto ambiental. Se realizaron pruebas de resistencia, dureza, resistencia al calor e impermeabilidad, mostrando así que este producto si es viable en la sustitución de dichos materiales contaminantes.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

El unicel, ampliamente utilizado a nivel mundial, plantea graves problemas ambientales y de salud, su producción implica el uso de sustancias cancerígenas como el benceno. Esto es motivo de preocupación y resalta la necesidad de buscar alternativas sostenible, biodegradables y que no dañen la salud. 

Antecedentes

El poliestireno expandido mejor conocido como unicel, es un material liviano que deriva de un polímero del estireno obtenido del petróleo y que no es degradable. El polietileno se descubrió en la década de 1930 lo que derivó en diferentes tipos, entre ellos el poliestireno expandible o expandido el cual actualmente tiene múltiples aplicaciones en diferentes industrias en donde se utiliza para empaquetar materiales y equipos, transportar y proteger alimentos y como aislante térmico, entre otras (Ramírez Sánchez, 2022).

Actualmente se generan 2010 millones de toneladas anuales de desechos sólidos en el mundo y, de ellos, al menos 33% no serán tratados. Se espera que esos residuos aumenten en los próximos años, lo que podría significar que para 2050 se estén generando 3400 millones de toneladas (Kaza et al., 2018).

Entre estos materiales se encuentra el poliestireno expandido o unicel, frecuentemente utilizado para empaque y resguardo de alimentos y bebidas, con un tiempo aproximado de 500 años para su degradación. De ahí la importancia de reducir su uso y, de ser posible, su eliminación como material de empaque de alimentos consumidos por la población (Flores Varela et. al. 2020).

Por otro lado, la presencia de basura orgánica en tiraderos tiene efectos muy negativos en el medio ambiente, tales como emisiones de metano, que es un potente gas de efecto invernadero, contaminación de acuíferos por lixiviación y olores en las zonas habitadas próximas.

En México, se han realizado estudios para disminuir la contaminación por el mal desecho de los residuos orgánicos. Tal es el caso de Quechulpa Pérez et. al en 2020,  quienes realizaron un análisis de la generación de basura en los hogares y en el mercado de la ciudad de Zongolica, Ver; con la finalidad de conocer la cantidad de residuos orgánicos susceptibles de ser usados para la producción de biogás, utilizando un biodigestor anaerobio domestico modular, fácil de operar por las familias.

Del mismo modo, se han realizado estudios donde demuestran la importancia de desechar de manera correcta la basura orgánica, Ortez Soto en 2016 realizó un modelo de negocios donde colecto la basura orgánica de diferentes comercios, le dio un tratamiento para degradarla en composta y así poder generar un abono orgánico que es utilizado en la industria agrícola. 

Por otro lado, los desechos orgánicos también se pueden reutilizar para generar nuevos productos, tal es el caso del uso de la hoja de plátano como una alternativa para la elaboración de contenedores desechables enfocados en la repostería (Iturbe Desentis, 2016).

La hoja de elote sea utilizado tradicionalmente algunas culturas como material de envoltura para alimentos en la actualidad se están explotando técnicas para utilizar esta ojos como base para la fabricación de envases y contenedores biodegradables estos pueden tener aplicaciones en la industria alimentaria y de empaques.

Anteriormente se ha hablado de las propiedades de la hoja maíz y el nopal, tienen características que les permiten combinarse para dar buena textura y dureza en los productos elaborados con estos. Tal es el caso de Márquez Sánchez et. al 2018, quienes realizaron papel a base de estos dos materiales.  

Objetivo

General

Elaborar objetos que sean una alternativa biodegradable al unicel, a base de hoja de maíz y nopal. 

Particulares 

Probar la resistencia, resistencia al calor e impermeabilidad del producto

Medir el tiempo de biodegradación del producto en agua y en tierra

Elaborar productos desechables que sean accesibles y económicos

De desarrollo sostenible 

12 Producción y consumo responsable 

Justificación

El poliestireno expandido no es susceptible a la acción de hongos, microorganismos o musgos. Por tal motivo es importante generar materiales que sean biodegradables y cumplan con una función semejante a la del unice

Hipótesis

Los productos elaborados a partir de materiales orgánicos, como el nopal y la hoja de maíz, son una alternativa viable, biodegradable y no causa daños a la salud humana ni al medio ambiente. 

Método (materiales y procedimiento)

En un primer momento se realizó la colecta de los materiales, en particular la hoja de elote, recurrimos a puestos de tamal ya que una vez usada la cáscara está no tiene ningún fin y solo se desecha. Por otro lado, se recolectaron los nopales sueltos o sobrantes de las verdulerías locales.

Para comenzar el proceso, se lava la hoja de elote y se deja secar a la intemperie.  Una vez secas se cortan en tiras, y se realiza la primera mezcla que consiste en una taza de hojas, una taza de agua y 5gr de bicarbonato de sodio. Las hojas se dejan secar en un restirador para posteriormente meterlas al horno eléctrico durante 15 a 20 minutos, esto para darle una consistencia rígida y sea más fácil al momento de molerlas. 

Por otro lado, se lavaron los nopales, se cortan en cuadros y se muelen con ayuda de una licuadora. Se realiza la segunda mezcla con el nopal molido, las hojas de elote molidas, harina y sal en una concentración de 2: 1: 1: 0.6 (tazas). Todo se mezcla de manera homogénea para formar una pasta color verdoso. 

La masa obtenida se moldea para formar los utensilios u objetos que se quieran generar, el grosor adecuado será de 4 a 5 milímetros. Una vez hecho esto se coloca en un molde de aluminio para meterlo a cocer en un horno a 300°C por 1.5 horas aproximadamente.

Al mismo tiempo se realizó  la tercer mezcla, que consiste en elaborar el recubrimiento de los utensilios u objetos que se elaboraron con el nopal y la hoja de elote. En un recipiente se mezclan 50ml de baba de nopal, 1.85gr de CMC y 2 gr de maicena, se revuelve hasta que tome un color verde homogéneo. Cabe mencionar que los nopales se llevan a ebullición para obtener la baba que se usa en esta mezcla. 

Por último se unta sobre los objetos para darle la propiedad de impermeabilidad, se mete al horno de 30 minutos a 1 hora aproximadamente para obtener el producto final (Foto 1).

Se realizaron pruebas de calor en hornos de microondas y de luz, pruebas de impermeabilidad para conocer la resistencia a líquidos y pruebas de degradación en tierra y agua. 

Galería Método

Resultados

Se obtuvo un material resistente al calor, a la humedad y de rápida degradación, este material es útil para la elaboración de subproductos como utensilios de cocina, cepillos de dientes, platos y vasos desechables, etc. (Tabla 1).

Los productos obtenidos resistieron hasta 300ºC dentro del horno de microondas y de luz, después de ser expuestos a estas temperaturas se observó que su dureza y maleabilidad no cambiaron, incluso la dureza aumentó un poco.

Las pruebas de impermeabilidad arrojaron buenos resultados, ya que se observó que el material puede contener líquidos sin modificar su forma, ni desprender partículas. Cabe señalar que uno de los objetivos es que sean biodegradables, ponlo cuál la resistencia a líquidos es de corta durabilidad. 

Este producto al ser elaborado con materiales orgánicos, tiene una degradación en tierra muy rápida, tardó entre 10 a 15 días en degradarse, esto dependiendo de la presencia de sol y agua. En agua también fue rápido el proceso, el producto se degradó por completo aproximadamente en un mes.

Galería Resultados

Discusión

Se han realizado trabajos como el de León García en 2015, quienes realizaron la evaluación de un proyecto que pretendía invertir en el reciclaje de unicel, sin embargo este proyecto no fue aprobado debido a la falta de concientización para el reciclaje de unicel.

El trabajo de Iturbe Desentis A. en 2016 propuso el uso de la hoja de plátano para la elaboración de recipientes, la resistencia que obtuvieron fue similar a la de los plásticos comunes y a diferencia es biodegradable. Algo similar sucede con el presente producto al mostrar una buena resistencia, ser impermeable y soportar el calor, sumado a eso su degradación se da en pocos días.

En la actualidad hay empresas en México, Estados Unidos y Canadá que fomentan la reutilización del unicel, ya que es un material altamente contaminante y con un tiempo de vida mayor a los 1000 años (Acosta, 2011). Sin embargo, esto no es la solución al problema actual de contaminación, el producto que realizamos en el presente trabajo, no solo evita el uso de productos de unicel, sino que al ser un producto elaborado con materiales orgánicos se puede degradar en aproximadamente un mes.

Conclusiones

El material elaborado con hoja de elote y nopal es una alternativa viable en la sustitución de productos elaborados con unicel u otro materiales que tardan mucho tiempo en degradarse. 

En comparación con el de Márquez-Sánchez se obtuvo un resultado similar, con la diferencia del recubrimiento que se usó en este proyecto, ya que le dio mayor dureza e impermeabilidad a nuestros productos.

Las propiedades de resistencia al calor y de impermeabilidad obtuvieron buenos resultados, cabe destacar que la resistencia es por poco tiempo ya que uno de los objetivos es que sean productos biodegradables en agua y en tierra.

El uso de este producto no afecta el sabor , ni el olor de la comida que se guarda o vierte en el mismo. Además de resistir el calor del horno de microondas y resistir la humedad de los alimentos. 

La dureza obtenida en el producto elaborado es alta, por lo cual, se pueden buscar alternativas para su uso en otro tipo de industrias, como la de la construcción, sustituyendo materiales altamente contaminantes.

En cuanto a la degradación del producto, cumple con los objetivos ya que al ser un producto elaborado con materiales orgánicos tiene una degradación rápida y las partículas que desprende son benéficas para ambos  ambientes. 

El impacto en la reutilización de la hoja de elote no es tan grande, sin embargo al realizar nuestro producto a gran escala este impacto puede ser más significativo. 

Bibliografía

Acosta, N. (2011). El unicel sí puede reciclarse. El Economista. Recuperado de https://www.eleconomista.com.mx/tecnologia/El-unicel-si-puede-reciclarse-20110318-0024.html

Flores Varela, R., Barrios Rentería, L., & De la Torre Pérez, G. J. (2020). Deterioro ambiental: una investigación sobre el consumo excesivo de recipientes de un solo uso (unicel) en la Universidad de Sonora. Revista Vértice Universitario , 22(86). 

Iturbe Desentis, A. 2016. Contenedor desechable de hoja de plátano. Tesis de maestría. Universidad Panamericana. Zapopan, Jalisco. 

Kaza Silpa, Yao Lisa C., Bhada-Tata Perinaz, Van Woerden Frank. 2018. What a Waste 2.0: A Global Snapshot of Solid Waste Management to 2050. Urban Development. Washington, DC: World Bank.

Leon Garcia B. 2015. Reunicel, reciclaje de poliestireno. Repositorio Intitucional , Universidad Iberoamericana Puebla.

Márquez Sanzhes M., Quintero Aviles C., González Núñez I. 2018. Fabricación de papel con hojas de maíz y caca de nopal como aditivo. Innovación Tecnológica. 

Ortez Soto José, 2016. Producción de abono orgánico (compost) por medio de reciclaje de basura orgánica en la ciudad de Choluteca. Tesis de Posgrado. UNITEC. Tegucigalpa, Honduras. 

Quechulpa Pérez P., Herrra Meza R., Guarneros Nolasco L., 2020. Estudio de la generación de biogás a partir de basura biodiversidad domestico. Instituto Tecnológico Superior de Zongolica, Veracruz. Gol. 4, no. 1, pág 43-61. México.

Ramírez Sánchez, D. 2022 Análisis del ciclo de vida del unicel. Tesis de licenciatura, Universidad Autónoma Agraria Antonio Narró. México. 

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography