Whiskers de celulosa para bioplasticos.
Actualmente, Costa Rica exporta aproximadamente 1,87 toneladas métricas de banano o el equivalente al 10% de la exportación mundial de esta fruta. Las mayores plantaciones de este producto se encuentran en la costa pacifica sur del país y en la región Caribe. Sin duda, lo anterior genera una preocupación por la cantidad de materia orgánica que se desecha como residuo y que genera contaminación en las comunidades aledañas. El proyecto pretende extraer celulosa a partir del pseudotallo y el tallo frutal de la planta de banano Cavendish a través de un pretratamiento químico con hidróxido de sodio al 15% v/v. Posteriormente, se realizará la hidrólisis ácida para la obtención de las fibras de nanocelulosa cristalina (NCC) utilizando ácido sulfúrico al 61% v/v. La segunda parte del proyecto, consiste en inyectar las fibras de NCC en una matriz polimérica de ácido poliláctico (PLA), posteriormente se realiza la extrusión y el moldeado del mismo, para obtener bioplásticos.
- ¿Cuál es el problema que están resolviendo?
- Se quieren abordar dos problemáticas de interés. La primera de ellas es la contaminación por residuos sólidos que genera la degradación al ambiente de las plantas de banano. El pseudotallo y el tallo floral no tienen ninguna utilidad comercial, por lo que se colocan en fosas hondas donde se descomponen abiertas a la atmósfera, generando problemas de proliferación de insectos, malos olores y generación de ácidos orgánicos por la descomposición, que pueden terminar en fuentes de agua potable en las comunidades aledañas.La segunda solución que propone el proyecto, es la eliminación de plásticos de un solo uso. Actualmente, el gobierno de Costa Rica impulsa reformas que prohíben el uso de bolsas plásticas y otros productos plásticos que provocan la generación excesiva de residuos sólidos que terminan contaminando nuestros ríos, nuestras playas y las comunidades urbanas y rurales. El PLA es un biopolímero empleado en la industria tanto alimenticia como la médica por sus propiedades compatibles con los organismos biológicos. Sin embargo, las propiedades mecánicas del plástico PLA no son suficientes para utilizarlo como envases o como bolsas por lo que la adición de un biopolímero (NCC) contribuye a mejorar las propiedades mecánicas de estos plásticos, haciéndolos rentables para su uso industrial y amigables con el ambiente.
- ¿Qué impacto positivo tiene su proyecto en su comunidad? Expliquen de la forma más concreta posible cuál es su impacto social, ambiental y/o económico actual. (Max. 500 caracteres)
- El proyecto se pondrá en marcha hasta mediados de setiembre, sin embargo, una estimación a primera instancia, se beneficiaría el cantón de Turrialba de la provincia de Cartago, donde se han ubicado geográficamente 73 fincas que cultivan este fruto, específicamente en los pueblos de Grano de Oro, Piedra Redonda, Santubal, Paso Marcos, Bajo Pacuare, Chitaría, Yama, Celulosa y San Juan.
- ¿Con cuál de las cuatro áreas temáticas de este desafío se vincula tu propuesta?
- 1- Agroemprendimientos- Hambre Cero y Agricultura Sustentable (ODS 2) / Trabajo Decente (ODS 8) / Comunidades Sostenibles (ODS 11)
- ¿Qué hace que su proyecto sea innovador?
- En promedio, cada planta de la variedad Cavendish tiene un peso entre 150 kg a 200 kg, de los cuales, 127 kg pertenecen al conjunto de pseudotallo, hojas flor y corona. De esto, aproximadamente un 35% corresponde a celulosa y un 20% a hemicelulosa. Por ende, es un residuo con un potencial económico alto en términos de extracción de celulosa. Las fibras de celulosa presenta propiedades muy particulares a escala nanométrica. Debido a su arreglo cristalino casi perfecto, se ha estimado que su rigidez es de aproximadamente 140-220 GPa similar al de las fibras de aramida (Kevlar). Para whiskers extraídos de tunicados se encontró el valor de 143 GPa y una resistencia a la tracción de aproximadamente 500 MPa (muy alta resistencia). Además se estimó que el área superficial específica se encontraba en un rango de 150 a 170 m^2/g. Las películas hechas a partir nanocelulosa tienen alta resistencia (más de 200 MPa), alta rigidez (en torno a 20 GPa). Su relación resistencia/peso es 8 veces superior al acero inoxidable.La matriz polimérica de ácido poliláctico (PLA) es utilizada para elaboración de envases desechables, permitiendo una solución a los plásticos de un solo uso, al ser un polímero biodegradable. En condiciones óptimas, se degrada en agua y óxidos de carbono. Sin embargo, las propiedades mecánicas de este plástico lo hacen poco utilizable para la industria, por ende, se pretende reforzar este tipo de plásticos con la adición de NCC.
- Nombre y apellido representante del equipo
- Michael Josué Chaves Vargas
- Equipo
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