Este artículo fue publicado originalmente en el Boletín de Ingeniería Informa de Univalle (lea el original)

Plátanos que no son aptos para comercializar, así como las coronas de las piñas, están siendo combinados para producir una alternativa a los plásticos de un solo uso, gracias a un proyecto de la Universidad del Valle (Univalle).

En junio de 2022, el senado colombiano aprobó el proyecto de ley que prohíbe los plásticos de un solo uso en el país incluso cuchillos, tenedores, cucharas, mezcladores y pitillos para bebidas, citando que anualmente cada colombiano usa lo equivalente a 24 kilos de plástico por año, el 93 por ciento de este sin reciclar.

Además, la producción estimada de residuos agrícolas de plátano para Colombia en el año 2017 fue de 26.5 millones de toneladas (igual en masa a 4 pirámides de Giza).

En la publicación científica “Potential Uses of Musaceae Wastes: Case of Application in the Development of Bio-Based Composites” que salió en la revista científica internacional Polymers, los investigadores, liderados por el profesor José Herminsul Mina, de la Escuela de la Ingeniería de Materiales (EIMAT), exploraron las posibilidades de reemplazar plásticos desechables con productos basados en novedosos biopolímeros; es decir, plásticos hechos con fuentes de desechos agrícolas, no de origen petroquímico como los plásticos sintéticos convencionales.

“El almidón se caracteriza por que absorbe mucha humedad y en los años anteriores, los biopolímeros hechos con solo almidón no tuvieron las mismas características que los plásticos convencionales, por ejemplo, un mezclador que no aguanta el calor y humedad del café”, dijo el profesor Mina, añadiendo los investigadores encontraron que con la incorporación de fibras de la corona de piña y otras partes del plátano se soluciona esta problemática.

Para enfrentar todos estos retos, durante los últimos tres años, el profesor Mina, con colaboradores internacionales y nacionales han desarrollado un proyecto financiado por el MinCiencias de Colombia.

El profesor Miguel Ángel Hidalgo Salazar (izquierda) y Juan Pablo Correa, Ingeniero de Materiales graduado en UNIVALLE en el laboratorio. Crédito: GITEM.

La investigación

En el Laboratorio de Materiales Poliméricos, un equipo de investigadores de pregrado y posgrado procesan los plátanos de tercera categoría, reduciéndose hasta una pasta de almidón.

En otro laboratorio de la Escuela de Materiales, el profesor Mina mostró un polvo blanco que fue esta misma pasta después de su secado en horno.

Es este polvo de almidón está combinado con las fibras de piña y plátano y extruidos de una manera muy similar a como se hace con los plásticos convencionales”, explicó el profesor Mina, añadiendo que los productos finales son muy parecidos a los que usamos de poliestireno hoy: cubiertos, platos y otros desechables de solo un uso.

«Las herramientas y técnicas para convertir los residuos agrícolas, de plátano y piña, en las fibras necesarias para estos biopolímeros están al alcance de los pequeños agricultores, proporcionando potencialmente a esos mismos agricultores un producto de valor añadido que pueden vender para obtener ingresos adicionales», explicó el Profesor Mina.

Miguel Angel Hidalgo Salazar, Profesor Titular de la Facultad de Ingeniería y Coordinador del Grupo de Investigación en Tecnología para la Manufactura – (GITEM) de la Universidad Autónoma De Occidente (UAO) y el profesor Mina trabajan juntos desde hace más de 10 años.

El profesor Hidalgo dijo que el análisis dinámico/térmico/mecánico (DMA) con que cuenta la UAO ayuda en la caracterización de los nuevos materiales, usando una combinación de modelación matemática y experimentación mecánica.

La economía circular

“Sin duda, este tipo de proyecto va a apoyar el desarrollo de la economía circular del país y la región”, manifestó el profesor Hidalgo.

“El uso de este tipo de materiales, en el caso de los termoplásticos y los diferentes materiales que queremos obtener incluso los nanomateriales, por ejemplo para la producción de utensilios alimentarios, tendrán un gran impacto en el tema ambiental”, planteó el profesor Hidalgo.

La doctora Lety del Pilar Fajardo Cabrera, una docente del Departamento de Diseño Industrial de la Universidad del Valle y una colaboradora clave en el proyecto con el profesor Mina, dijo que el desarrollo de nuevos materiales abre las posibilidades de diseñar productos más sostenibles.

“Los diseñadores industriales contemporáneos deben buscar satisfacer a los usuarios de tal manera que al mezclar la técnica con la estética, combinen utilidad práctica con placer emocional”, explicó la doctora Fajardo, añadiendo que también se deben considerar los tres aspectos de los Triple Resultados: balanceando los impactos sociales, ambientales y económicos.

“Este tipo de proyectos de obtención y aplicación de materiales producto del reciclaje de residuos de la agroindustria, colaboran directamente con la optimización de la economía circular,” planteó la doctora Fajardo.

El Profesor Mina en el laboratorio del Centro de Investigación Científica de Yucatán (CICY), realizando un estudio de la biodegradación Crédito: Andrew James/NCC-FI/Univalle.

Colaboración internacional

Los investigadores dijeron que es importante analizar si y como los polímeros son compostables, es decir, no contribuyen a la generación de microplásticos que hoy en día es una de las mayores preocupaciones en los ámbitos de contaminación ambiental y de salud.

Para obtener una evaluación de cómo los biopolímeros se degradan con el tiempo, en comparación con los plásticos convencionales, el profesor Mina se unió con el grupo del profesor Alex Valadez-Gonzalez, Profesor-Investigador Titular del Centro de Investigación Científica de Yucatán (CICY).

“En los últimos 5 años mi grupo de trabajo ha abordado el estudio de la biodegradación de materiales poliméricos mientras que en el grupo del Dr. Mina ha venido trabajando en el diseño y desarrollo de materiales compuestos biodegradables”, planteó el profesor Valadez-Gonzalez añadiendo que el proyecto es un claro ejemplo de la multidisciplinariedad.

“La colaboración entre instituciones siempre es una relación ganar-ganar ya que nos permite abordar proyectos multidisciplinarios en los que compartimos el uso de la infraestructura científica y la experiencia de los participantes que generalmente son de especialidades complementarias», manifestó el profesor Valadez-Gonzalez.

Si le gustaría contactar al investigador o conocer más sobre el proyecto, escriba a la Oficina de Comunicaciones Facultad de Ingeniería: comunicaingenieria(arroba)correounivalle.edu.co.

Foto principal: profesor José Mina (izquerda). Crédito: Andrew James/NCC-FI/Univalle