ELABORACIÓN DE FUNDAS BIODEGRADABLES A PARTIR DE ALMIDÓN DE YUCA

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ESCUELA SUPERIOR POLITÉNICA DE CHIMBORAZO
ELABORACIÓN DE FUNDAS BIODEGRADABLES A PARTIR DE ALMIDÓN DE YUCA
REALIZADO POR:
EULIES SANDOVAL (7926)
Lenin Zhicay (7913)
Boris Barrionuevo (7734)
Jessica Salguero (7930)
CARRERA: MECÁNICA
ASIGNATURA: QUÍMICA II
NIVEL: 2 “B”
GRUPO: 2
Riobamba-Ecuador
RESUMEN
El presente proyecto tiene la finalidad de desarrollar un estudio practico y técnico para elaborar fundas biodegradables, utilizando como materia prima el almidón de yuca. El bioplástico será elaborado a partir de almidón de yuca, totalmente biodegradable y no tóxico. Una vez degradado puede ser utilizado como material de compostaje(abono). Las aplicaciones de este bioplástico son las mismas que las de un plástico convencional (obtenido a partir de petróleo): desde las típicas bolsas de plástico hasta envases, pañales, material de oficina, utensilios agrícolas, etc. 
Su principal ventaja reside precisamente en el origen vegetal de la materia prima, lo que reduce nuestra dependencia del petróleo, que desde hace décadas domina nuestra sociedad.
Por todo esto es necesario elaborar productos de mayor valor agregado a partir de la yuca, tales como almidones modificados por métodos físicos y químicos tales como filtración, sedimentación, decantación, secado, tamizado, extracción y purificación.
 
ABSTRACT
The purpose of this project is to carry out a practical and technical study to prepare biodegradable covers, using cassava starch as raw material. The bioplastic will be made from cassava starch, fully biodegradable and non-toxic. Once degraded, it can be used as composting material (compost). The applications of this bioplastic are the same as those of a conventional plastic: from the typical plastic bags to containers, diapers, office supplies, agricultural utensils, etc.
Its main advantage lies exactly in the plant origin of the raw material, which reduces our dependence on oil, which has dominated our society for decades.
For all this, it is necessary to produce products with higher added value from cassava, stories such as starches modified by physical and chemical methods, stories such as filtration, sedimentation, settling, drying, sieving, extraction, and purification.
INTRODUCCIÓN
Las bolsas de compras plásticas eran una rara novedad en 1970, pero ahora son un producto omnipresente a nivel global. Se fabrican a razón de un billón cada año y han llegado a las profundidades más oscuras de los océanos, la cima del Monte Everest y hasta los casquetes polares, creando importantes desafíos ambientales. (Environment, 2018)
Las bolsas plásticas fueron creadas por el ingeniero Sten Gustaf Thulin en 1959, con el objetivo de reemplazar los envoltorios de papel, que eran considerados dañinos para el medio ambiente porque provocaban la tala de árboles, la idea era que se usaran una y otra vez, ya que tenían mayor resistencia.
Debido a las acciones erróneas del hombre este invento no resultó como se lo esperaba, provocando un gran daño al medio ambiente y hoy en día representa un peligro para la vida marina. Para remediar este efecto negativo surgen las bolsas plásticas biodegradables presentando un gran impacto favorable para el medioambiente, ya que además de ser un amigables con su entorno, sirven como alimentos para los animales.
Antecedentes de los polímeros:
Antes de empezar a trabajar con los polímeros es conveniente explicar qué se entiende por polímero y el origen de ellos. Cuando hablamos de polímeros nos referimos a un compuesto sintético o natural formado a partir de la repetición de una unidad estructural llamado monómero. 
Los polímeros han estado presentes en la vida y la naturaleza desde sus comienzos, como pueden ser las proteínas, pero los primeros polímeros artificiales surgieron a mediados del siglo diecinueve desarrollándose hasta nuestros días. (Polímeros, 2010)
La historia de los polímeros debe abordarse comenzando por las referencias a los primeros polímeros de los que se tiene conocimiento.
De esta manera, ciertos materiales de origen natural que han sido ampliamente utilizados desde tiempos remotos (como la celulosa o el cuero) están constituidos fundamentalmente por polímeros.
La primera vez que se utilizó el término “polímeros” fue en el año 1833, gracias al químico sueco Jöns Jacob Berzelius, quien lo empleó para referirse a las sustancias de naturaleza orgánica que poseen la misma fórmula empírica pero que tienen diferentes masas molares.
Tipos de polímeros
Los polímeros se forman por la unión de un gran número de moléculas de bajo peso molecular, denominadas monómeros. Los plásticos son ejemplo de polímeros.
Un polímero, por tanto, es un compuesto orgánico, que puede ser de origen natural o sintético, con alto peso molecular, formado por unidades estructurales repetitivas llamadas monómeros.
Polímeros sintéticos
La historia de los polímeros sintéticos es larga. Por mucho tiempo sólo se usaron polímeros naturales, como la celulosa, en la fabricación de papel, o algodón, en la confección de prendas de vestir. Sin embargo, con el paso del tiempo, el objetivo fue imitar y sintetizar estos polímeros naturales. Hoy en día ni siquiera nos podríamos imaginar un mundo sin ellos: ropa que no se arruga, recubrimientos sintéticos en baños y cocinas, partes de aparatos electrodomésticos y un sinnúmero de otras cosas.
Los polímeros sintéticos son creados por el hombre a partir de elementos propios de la naturaleza. Estos polímeros sintéticos son creados para funciones específicas y poseen características para cumplir las mismas.
Polímeros naturales 
Antes de crearse los polímeros, la madre naturaleza era la única y exclusiva fuente de materiales con que el hombre contaba para la realización de sus herramientas, útiles y objetos de uso cotidiano. Las propiedades que ofrecían las piedras, las maderas o los metales no satisfacían todas las demandas existentes así que, el hombre en su innato afán de investigación y búsqueda comenzó a aplicar sustancias que suplieran estas carencias; se manipulan los polímeros naturales.
Los polímeros naturales existen como tales en la naturaleza, como biomoléculas y compuestos que integran el cuerpo de los seres vivientes. La aparición de los polímeros naturales en el mundo representó un punto importante en la complejización bioquímica de la vida. 
Almidón
El almidón es un polímero que sirve como almacén de nutrientes en las plantas. Pero, no sólo es una importante reserva para las plantas sino también en los seres humanos, con una alta importancia energética, proporcionando gran parte de la energía diaria necesaria a través del consumo de los alimentos. El almidón, por sus características nutricionales y sus múltiples aplicaciones en la industria alimentaria es el carbohidrato más importante, además de su importancia relevante en el comercio. El almidón está formado por una mezcla de dos compuestos, amilosa y amilopectina, que sólo difieren en su estructura. Las propiedades y características del almidón de distintos cereales y tubérculos son función de la proporción relativa de su contenido en amilosa y amilopectina. La influencia de este último constituyente es importante ya que cuanto mayor es el contenido de amilopectina el producto resulta más adhesivo, característica que se aprovecha extensamente como agente espesante, estabilizante y adhesivo tanto en la industria alimentaria como en otras industrias (YUFERA, 1998).
El almidón es el principal polisacárido de reserva de la mayoría de los vegetales, y la principal fuente de calorías de la mayoría de la humanidad. Es importante como constituyente de los alimentos en los que está presente, tanto desde el punto de vista nutricional como tecnológico. El almidón se diferencia de todos los demás carbohidratos en que, en la naturaleza se presenta en forma de gránulos, estos son relativamente densos y se hidratan muy mal en agua fría. Químicamente la moléculade almidón está constituida por dos tipos de polisacáridos, la amilosa y la amilopectina. (Saber todo ciencia, 2009).
Yuca
La yuca, también llamada mandioca, es un tubérculo originario del área tropical de América debido a que se cultiva en condiciones de calor y humedad principalmente, aunque también se adapta muy bien a climas adversos y resulta un cultivo de bajo costo económico pues hasta puede rendir muy bien con poca agua.
Esta planta se cultiva principalmente por sus raíces que poseen un 35% en carbohidratos. El proceso tradicional de extracción del almidón de yuca es por vía húmeda, las aguas residuales generadas por este proceso presentan una elevada carga orgánica, presencia de compuestos cianurados de alta toxicidad ya que al estar disueltos con el agua se descomponen liberando ácido cianhídrico, la extracción vía seca es una alternativa de solución para disminuir la contaminación al medio ambiente.
La extracción del almidón de yuca es un proceso más simple y sencillo que la extracción de almidón de maíz, trigo u otros cereales. La industria del almidón de yuca es de importancia considerando el hecho de que aproximadamente el 85 por ciento de los almidones exportados por los países en desarrollo son almidón de yuca si bien el porcentaje de su producción en relación con la producción mundial de almidón es únicamente del ocho por ciento (Balagopalan y Padmaja, 1988).
El cultivo de la yuca merece una mayor atención, teniendo en cuenta las grandes ventajas que ofrece, tales como: su fácil cultivo, su bajo costo de producción, su adaptación a diversos climas y suelos, su gran uso en la alimentación humana y animal, y su posibilidad de industrialización (Ponce, 2009).
MATERIALES Y MÉTODO
Para realizar las fundas biodegradables a base de yuca se necesita de lo siguiente, como elemento principal la yuca que será nuestra materia prima, pelador, rallador, agua destilada, tela de seda que servirá como recipiente después de tener una muestra uniforme, varios recipientes para las mezclas y residuos, 180ml de vinagre blanco, 110ml de glicerina, 144gr de bicarbonato de sodio también necesitaremos colorante y esperar hasta que se espese la mezcla, para finalmente poner la mezcla en moldes. 
Extracción de almidón de yuca por el método húmedo
Este método consiste en la trituración o reducción de tamaño de la yuca y retirar en medio líquido aquellos componentes de la pulpa que son relativamente más grandes, como la fibra y proteína, posteriormente se facilita la eliminación del agua por decantación y se lava el material sedimentado para eliminar las últimas fracciones diferentes de almidón y finalmente someter al almidón purificado a secado.
PROCEDIMIENTO:
Se pelarán las yucas para iniciar con el procedimiento, luego rallarlas. Se colocará el agua destilada en la yuca previamente rallada, mezclar muy bien y uniformemente para obtener una mezcla homogénea. Colocar la mezcla previamente mezclada en la tela de seda, el residuo obtenido se pasa a otro recipiente y se tapa bien. Dejar que se asiente el almidón en un recipiente para luego vaciar el agua y obtener el almidón. Pasamos el almidón obtenido a una olla junto con agua destilada, 180ml de vinagre más 110ml de glicerina y 144gr de bicarbonato de sodio, revolver bien la mezcla, después añadimos colorante no importa la proporción, una vez mezclados todos los ingredientes pasamos a la cocina para espesar la mezcla. Finalmente, una vez que la mezcla esté lo suficientemente espesa pasamos a los moldes hechos de papel aluminio y cubiertos de aceite.
CONCLUSIONES
Una vez obtenidas las fundas biodegradables a partir de almidón de yuca, mediante métodos físicos y químicos, se concluye:
· La técnica para elaborar fundas biodegradables es muy buena sin embargo de acuerdo con investigaciones realizadas es mejor la sustitución de Ácido Acético por vinagre, ya que este tiene una concentración que va desde 3% al 5% en el agua. («Vinagre», 2020)
· Se elaboro un protocolo comprobado para la elaboración del bioplástico.
· El bioplástico que elaboramos contiene una característica porosa en su estructura, también se observó que no es muy flexible.
· De la elaboración del bioplástico se determinó que la velocidad de secado y la temperatura son factores importantes ya que afectan a la elasticidad y la estabilidad de las paredes de la funda conforme transcurre el tiempo. Si se seca a rápido y a altas temperaturas se obtiene un material frágil y quebradizo; por otra parte, si se desarrolla de forma gradual se obtendrá un material elástico y sin cortes.
· El tipo de molde que utilicemos tendrá mucho que ver ya que si utilizamos un metal hermético este hace que el almidón no se retrograde y se llegue a quemar sin obtenerse el producto, por otro lado si el molde es poroso hace que el almidón se pegue y el desmoldado no es fácil y el producto viene a quebrarse.
· El bioplástico presentado tiene un tiempo de descomposición de 20 días, mientras que el plástico común elaborado a partir de petróleo tarda alrededor de 150 años.
· Se tiene un rendimiento del 90% en la utilización de la materia prima, lo cual indica que es muy factible la elaboración de este bioplástico.
RECOMENDACIONES
· Se recomienda el reciclaje de las cortezas de la yuca ya que también contienen almidón y aumenta el rendimiento de materia prima.
· El almidón extraído proviene de plátanos útiles y el residuo es una fibra que sería recomendable realizar estudios posteriores de sus beneficios. 
· También recomendamos la utilización de un colorante vegetal para obtener mayor estética.
· Para la elaboración de las fundas se necesita una mayor agitación por lo que para producir a gran escala se necesitaría un agitador con calentamiento y de agitación mayor a 7000 rpm que permitirá elaborar laminas físicamente similares a las fundas elaboradas a partir de petróleo.
· En el proceso de plastificación es recomendable adicionar un proceso de modificación química del almidón para aumentar el porcentaje de amilosa y mejorar la calidad de la materia prima.
ANEXOS
BIBLIOGRAFÍA
· 8.2. Polímeros | Química general. (s. f.). Recuperado 5 de julio de 2020, de http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/82-polimeros.html
· Aristizábal et al. - 2007—Guía técnica para producción y análisis de almidón.pdf. (s. f.-a). Recuperado 5 de julio de 2020, de http://www.fao.org/3/a-a1028s.pdf
· Cobana—2007—PROCESO DE EXTRACCIÓN DE ALMIDÓN DE YUCA POR VÍA.pdf. (s. f.). Recuperado 5 de julio de 2020, de http://www.scielo.org.bo/pdf/rbq/v24n1/v24n1a14.pdf
· Environment, U. N. (2018a, abril 25). La historia de la bolsa de plástico, desde su nacimiento hasta su prohibición. UN Environment. http://www.unenvironment.org/es/noticias-y-reportajes/reportajes/la-historia-de-la-bolsa-de-plastico-desde-su-nacimiento-hasta-su
· ESTRUCTURA DEL ALMIDON. (s. f.). Recuperado 5 de julio de 2020, de http://milksci.unizar.es/bioquimica/temas/azucares/almidon.html
· Extraccion De Almidón. (s. f.). calameo.com. Recuperado 5 de julio de 2020, de https://www.calameo.com/read/005193087c8fe3b2314cf
· Henao—Manejo de sólidos y fluidos.pdf. (s. f.). Recuperado 5 de julio de 2020, de http://www.ilustrados.com/documentos/inadustrializacion-yuca-270308.pdf
· Polímero Sintético—EcuRed. (s. f.). Recuperado 5 de julio de 2020, de https://www.ecured.cu/Pol%C3%ADmero_Sint%C3%A9tico
· Polimeros. (2010, noviembre 9). POLIMEROS: Introducción y breve historia sobre los polímeros. POLIMEROS. http://polimeros456.blogspot.com/2010/11/introduccion-y-breve-historia-sobre-los.html