Lignocelulósicos como recursos sostenibles para la producción de bioplásticos.

TÍTULO

Lignocelulósicos como recursos sostenibles para la producción de bioplásticos.

Estudiantes que presentan la propuesta

Los bioplásticos, biodegradables y provenientes de fuentes renovables, son una medida de reducción al  problema de los deshechos plásticos contaminantes que ahogan al planeta y contaminan el medio ambiente, el plástico es la tercera aplicación del petróleo más usada en el mundo, y al año consumimos 200 millones de toneladas en el planeta. Proviene de fuente no renovable (petróleo), es contaminante y no biodegradable, por esta razón nace la necesidad de buscar alternativas económicas para la producción del plástico de base biológica la cual ofrece  una  nueva epistemología  para investigar  el sistema  socioeconómico  en  asociación  con  el  sistema  biológico  como  un  sistema remediador,  así  estudiar  las interacciones no-lineales entre sus componentes y no sólo entre las características de los componentes individuales. La economía de base biológica requiere un uso sostenible de recursos biológicos para la producción de diferentes productos, en este caso se hizo referencia de los “bioplásticos”, esencialmente se derivan de recursos renovables, como el almidón y la celulosa de las plantas, sin embargo hay un gran interés de la utilización de recursos no alimentarios, tales como los materiales lignocelulósicos, para la producción de polímeros. Los componentes de los lignocelulósicos tienen un potencial para reemplazar a los plásticos y materiales que se han basado tradicionalmente en los recursos fósiles, mencionados anteriormente, hablando de La  biomasa lignocelulósica la cual es  una materia  prima abundante  y renovable, con una estimación  de una  producción anual de  entre 10  y  50  mil  millones de toneladas de  materia secas (Galbe  and  Zacchi,  2002),  aunque sólo  una  pequeña  parte puede ser utilizada en la práctica, incluyendo la paja de cereales, paja de trigo, cáscara  de  arroz, mazorcas de  maíz,  rastrojo  de  maíz, bagazo  de caña  de  azúcar, cáscaras  de  frutos secos,  residuos de cosecha forestal y residuos de proceso de madera.

Lo que se que se quiere mostrar en el proyecto investigativo, son las diferentes alternativas que se pueden tomar para remediar el impacto ambiental que están generando los plásticos tradicionales no biodegradables, se hizo una contextualización de la “n” cantidad de procesos biológicos con sus respectivos procesos para la generación de “bioplásticos” enfatizando en los recursos lignocelulósicos como una de las mejores alternativas sostenibles para la producción de los mismos.

Bioplásticos, lignocelulósicos, producción, impacto, sostenibilidad.

El problema principal y por el cual surge la necesidad de investigar nuevas alternativas para la producción de plástico, es el impacto ambental que éste está generando para nuestro planeta, ya que en los últimos años el consumo de plástico ha expermentado un gran crecimiento debido a las innumerables aplicaciones que estos materiales tienen hoy en día. Los plásticos son materiales formados por moléculas muy grandes de cadenas de átomos de carbono e hidrógeno (polímeros) siendo la descomposición total del material alrededor de 500 a 1000 años aproximadamente, generando exceso de material y diferentes complicaciones, una de las problemáticas más relevantes es la finalidad del material en los oceanos y diferentes playas, afectando directamente a toda la flora y especialmente a la fauna del ecosistema presente.

Desde su producción hasta su desintegración el plástico genera impactos negativos de gran importancia para nuestro planeta, queremos enfatizar en dos medios los cuales se ven altamente afectados (Aire, Suelo).

IMPACTO EN EL AIRE.

El gran impacto que generan los gases contaminantes provenientes de las industrias que fabrican resinas y pásticos, como también la combustión de estos.

ALGUNOS EJEMPLOS.

-Hidrocarburos volátiles (METANO, ETANO, BUTANO, PROPANO)

-Monóxido de carbono (problemas respiratorios y cardiovasculares)

-Dióxido de carbono (daña la capa de ozono y genera problemas respiratorios)

-Sulfuro de carbono (altera la composición de los aceites y grasas vegetales de los cultivos o especies)

-Fenoles(olores)

IMPACTO TERRESTRE.

La causa principal del impacto en la tierra es la elminación de residuos de las industrias y la acumulación de plasticos (envases, bolsas, botellas, neumáticos etc..) en diversos espacios naturales.

ALGUNOS EJEMPLOS.

Detergentes (disminuye la permeabilidad del suelo)

La acumulación de plásticos en el suelo no permite el crecimiento de nueva vegetación y mata a la existente.

Producción de compuestos químicos tóxicos que no son muy solubles en agua.

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ORIGEN DE LOS BIOPLASTICOS

Desde 1926 salieron a la luz los bioplasticos esto sucedió en Francia ya que se produjo el primero a través de una bacteria específica, en 1996 salió a la luz otro tipo de bioplastico preparado mediante amasado, extrusión, moldeo por compresión y moldeo por inyección de varios almidones nativos con la adición de glicerol como plastificante y se descubre un concepto vital la cristalinidad, que ayuda a disminuir las cantidades de productos utilizados y ayuda a optimizar el tiempo, para su momento fue un descubrimiento vital pero a través del tiempo se notó que también era necesario tener ciertas condiciones para que esto se lograra cumplir.1

Asi mismo pasando el tiempo se fueron descubrimiento nuevas formas de producción de para los bioplasticos las cuales cada vez eran más económicas y más optimas en su proceso de producción, en la investigación encontramos que en el 2003 se revelo la forma de realizar biomateriales por medio de microorganismos, en este ya no se habla solo sobre bioplásticos sino, que también se tocan temas de otro tipos de elementos cotidianos como lo son los biocombustibles y sus derivados, por medio de esta investigación se descubrió que los biopolímeros son productores y aportan gran cantidad de sustancias para la producción de estos, y lo más importante se comprobó que esto biopolímeros se encuentran en nuestra naturaleza y que existen diferentes formas de extracción que mejoran la producción de estos.2

1.        Jeroen, J., Van, S., S.H.D , H., D., d., & J.F.G., V. (1996). Crystallinity in starch bioplastics. ScienceDirect.

2.        Luengo, J., Garcia, B., Angel, S., Naharro, G., & Olivera, E. (2003). Bioplastics from microorganisms. ScienceDirect, 11.

POLIHIDROXIALCANOATOS

Son poliésteres producidos por la fermentación de las bacterias, estos son considerados plásticos biodegradables y su utilidad más común es para la producción de los biopolímeros, por este motivo su aparición es importante ya que funcionan como creación de bioplasticos derivas de y bacterias y a su vez sirven para la simulación de los derivados del petróleo, este tipo de producción es importante para la ecología ya que muestran que gracias a la bacteria de la cual son derivados es posible lograr una descomposición completa en menor tiempo de lo normal y por medio de condiciones que no tienen mayor inconveniente de ejecutar, en este investigación se encontró que el uso de este es limitado ya que el costo es bastante alto ya que las cepas productoras de las bacterias son muy escasas, por este motivo desde el 2004 hasta la actualidad los estudios sobre este tipo de biopolímeros están basados en la reducción de costos.

Después de este periodo de tiempo  se buscó que este tipo de procesos fueran más económicamente viables, que fueran sostenibles y sustentables para cualquier economía y sociedad, por esto se comenzó a buscar diferentes fuentes de producción de bioplasticos5 y entre ellas se encontró un hongo llamado, Phanerochaete chrysosporium este descompone sustancias dañinas en el suelo por este motivo se inició el uso del mismo para los materiales biodegradables, además de esto estos hongos son económicamente viables ya que ellos hacen la bioconvercion de la lignocelulosa para que el proceso sea mas factible y reduce la contaminación de la misma.4

3.        Almeida, A., Ruiz, J. A., López, N. I., & Pettinari, M. J. (2004). Bioplásticos: una alternativa ecológica. Química Viva, 3(3).

4.        Grimes, E., Manson, J., Xoconostle, A., Olmstead, C., & Lalgudi, B. (2009). High performance bioplastics - Utilizing castor oil as a renewable feedstock for polyamide 11 . Engineering Village .

5.        Rivera Mackintosh, L. R., & Nevarez Moorillon, V. N. (2009). Economic carbon sources for bacterial. El cientifico frente a la sociedad .

Basándonos en el articulo  podemos saber que  Además, las moléculas  a base de madera tales como HMF son otro ejemplo de un producto químico plataforma que puede ser producido a partir de hidratos de carbono. HMF puede ser la base para diferentes bioplásticos tales como los BioPET, BioPA y BioPCL. Sin embargo, una utilización viable de HMF como una molécula plataforma requiere procesos para convertir la celulosa en HMF en buenos rendimientos y evitando así la etapa de procesamiento difícil de hidrolizar celulosa en glucosa6, en cambio en el  Aprovechamiento Integral de los materiales Lignocelulósicos podemos ver que habla de la Obtención de fibras de carbón a partir de la lignina, Obtención de bigotes de celulosa a partir de la celulosa, Obtención de bioetanol utilizando la celulosa y hemicelulosa, y desarrollo de biomateriales. Todos los productos obtenidos a partir de los residuos lignocelulosíticos7. La biomasa lignocelulósica y marina como recurso para la producción de polihidroxialcanoatos la estrategia de la CBP ha recibido la mayor atención con respecto a la producción de etanol y se está aplicando comercialmente para la producción de etanol. En principio, es aplicable a la producción de una amplia gama de productos de biomasa de plantas y algas8. Cuando hablamos de las Tendencias en la bioconversión de la lignocelulosa: biocombustibles, productos químicos,  y conceptos de biorefineria. nos habla a descauerdo al desarrollo de bioetanol de segunda generación a partir de biomasa lignocelulósica ofrece muchas ventajas desde el punto de vista energético y ambiental9. Biomasa lignocelulósica: una plataforma sostenible para la producción de productos químicos y polímeros de base biológica  Debido a la importancia de la biomasa lignocelulósica como la biomasa más abundante y bio-renovable en la Tierra, esta revisión crítica proporciona una visión sobre el potencial de la biomasa lignocelulósica como una plataforma alternativa a los recursos fósiles10.

6. Lignocelulósicos como recursos sostenibles para la producción de bioplásticos

7  Álvarez Castillo, A., García Hernández, E., Domínguez Domínguez, M., Granandos Baeza, J., Aguirre Cruz, A., Carmona García, R.,. . . Mendoza Martínez, A. (2012). APROVECHAMIENTO INTEGRAL DE LOS MATERIALES LIGNOCELULÓSICOS. Iberoamericana de Polimeros, 13.

8.  Sawant, S., Salunke, B., Tuan, K., y Beom, S. (s.f.). Biomasa lignocelulósica y marina como recurso para la producción de polihidroxialcanoatos. papel de reviem invitado

9. Menon, V., y Rao, M. (2012). Tendencias en bioconversión de lignocelulosa: biocombustibles, productos químicos de plataforma y concepto de biorrefinería. ScienceDirect, 550

10. Furkan, H., Isikgor, A., y Remzi Becer, C. (2015). Biomasa lignocelulósica: una plataforma sostenible para la producción de productos químicos y polímeros de base biológica. REAL SOCIEDAD DE QUÍMICA