PRODUCCIÓN EN COLOMBIA DE UN POLÍMERO
Angie VergaraDocumentos de Investigación6 de Septiembre de 2022
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[pic 1]Facultad de Ingenierías
Polímeros, 2022 I
Fundación universidad de América
PROPUESTA PARA LA PRODUCCIÓN EN COLOMBIA DE UN POLÍMERO BIODEGRADABLE A PARTIR DEL ALMIDÓN DE PAPA MEDIANTE EL PROCESO DE POLIMERIZACIÓN POR CONDENSACIÓN.
Cristian David Calero Sánchez; Cod. 6172353. Brandon Lara Alvarado; Cod. 617230 Laura Tatiana Romero Bernal; Cod. 6171210. Gabriela Rojas Castro; Cod. 6172355. Angie Rocío Vergara Pineda; Cod. 6172351
- Resumen
El proyecto estudia la manera de producir un bioplástico a partir del almidón de papa en Colombia e identificar qué tipo de polímero se produce y los usos potenciales que se puedan aplicar sobre él, se estudian los costos de producción y la ubicación de la planta que será en el departamento de Cundinamarca basándose en la producción de la materia prima ya que, este es el que presenta la mayor producción a nivel nacional.
Finalmente, con este proyecto se busca promover la sostenibilidad en la industria del plástico en Colombia, de manera que se reduzcan los desechos de plásticos derivados del petróleo, de igual manera se busca el aprovechamiento de los residuos en la industria de la papa.
Palabras Clave
Bioplástico, Almidón de papa, Sostenibilidad, Biopolímeros.
- Abstract
The project studies the way to produce a bioplastic from potato starch in Colombia and identify what type of polymer is produced and the potential uses that can be applied to it, the production costs are studied and the location of the plant that will be in the department of Cundinamarca based on the production of raw material since this is the one that presents the highest production in the country.
Finally, this project seeks to promote sustainability in the plastics industry in Colombia, in order to reduce the waste of petroleum-derived plastics, as well as to take advantage of the waste from the potato industry.
Key words
Bioplastic, Potato Starch, Sustainability, Biopolymers
- Introducción
La contaminación a nivel mundial ha sido uno de los problemas más grandes de los últimos años, las emisiones de CO2, el gas principal que ocasiona el efecto invernadero que causa el calentamiento del planeta, han buscado ser reducidas por las industrias más grandes a nivel mundial. Se estima que la industria más contaminante ha sido la del sector energético y petroquímico. El petróleo y sus derivados, como la gasolina, el polietileno, los fertilizantes y los detergentes, emiten un total de 8,4 millones de toneladas de dióxido de carbono al año, de acuerdo con el informe de la agencia
Thomson Reuters. Estas cifras son insostenibles y sitúan al sector energético y la industria del petróleo como los más
contaminantes del planeta. [1]
El plástico sintético derivado de hidrocarburos como el gas natural o compuestos orgánicos como el petróleo tarda en degradarse entre 50 y
500 años, ocasionando que haya una acumulación de este residuo por todo el planeta. Además de su lenta degradación, el principal problema del plástico, es que para elaborarlo se utilizan energías no renovables. Por cada kilogramo de plástico que se fabrica desde cero, se emiten unos 3,5 kg de CO2 a la atmósfera. Según el informe del Centro Internacional de Ley Ambiental, en la actualidad la producción de plástico supone el 3,8% de las emisiones de carbono y se calcula que para el año 2050 va a ser responsable del 13% de ellas. [2] En Colombia si bien el plástico es reciclado, el país genera unos 12 millones de toneladas de
residuos sólidos al año y solo recicla el 17%. En el caso de Bogotá, se generan unas 7.500 toneladas al día y se reciclan entre el 14% y el 15%, incluso por debajo del promedio nacional. En Colombia el 74% de los envases va a parar a los rellenos sanitarios. [3]
Ante esta alarmante situación del uso masivo de plásticos que no se degradan se propone la producción del polímero sintetizado a partir del almidón de la papa.
- Justificación:
El presente proyecto tiene como objetivo la síntesis teórica de un biopolímero a partir del almidón de la papa ya tratado o modificado, así como también evaluar las posibles aplicaciones atribuibles al producto final.
Se escoge el almidón de la papa ya que, en el país se encuentran cultivos de esta materia prima en cantidades considerables (a saber, 130 mil hectáreas, con una producción aproximada
de 2,8 millones de toneladas por año). [4]
Los biopolímeros son una de las mejores alternativas posibles a utilizar debido a que no intervienen procesos de extracción con métodos petroquímicos, al ser provenientes de recursos renovables.
Los bioplásticos a partir del almidón de papa tienen varias ventajas como el ahorro energético en su producción, materias primas orgánicas renovables, disminución de las emisiones de dióxido de carbono, disminución de los residuos no biodegradables, entre otros.
Aunado a esto se establece una oportunidad de investigación en el país, debido a que los biopolímeros obtenidos a nivel comercial se concentran sobre todo en almidones de
maíz.[5]
La aplicación de estos biopolímeros seria provechosa también en el sector alimenticio teniendo en cuenta que en Colombia ha tomado fuerza por la tendencia de adquirir o consumir productos amigables con el medio ambiente, aunque el nivel de producción de los mismos sea relativamente bajo, se podría incrementar y establecer una nueva oportunidad de
negocio ambientalmente amigable.[5]
Ahora bien, La reacción de polimerización por condensación sería una opción apropiada para la creación del biopolímero (teniendo en cuenta que el almidón ya está
extraído y tratado claro está).[6]
La desventaja notable es que la policondensación es un poco lenta a comparación de la polimerización por adición, pero la diferencia más notable se encuentra en la búsqueda del correcto iniciador (en el caso de la polimerización por adición) ahorrando algunos costos operativos.
Teniendo en cuenta lo anterior y estableciendo un correcto diseño del proceso, se podría obtener una buena conversión del producto pese a la formación de productos con bajo peso molecular. [7]
- Disponibilidad del Recurso en Colombia:
Como se mencionó anteriormente, en Colombia se siembran anualmente cerca de 130 mil hectáreas y se producen 2,8 millones de toneladas de papa al año, con variaciones en precios reportados por año de producción, al ser uno de los cultivos más importantes que produce la nación con un consumo per cápita de
57 kg por persona en promedio al año [4]
El 90% área sembrada de papa en Colombia se concentra en cuatro departamentos a saber [4]:
Tabla 1. Departamentos con mayor producción de papa
[pic 2]
Fuente: Cadena de la papa Dirección de Cadenas
Agrícolas y Forestales junio 2021
El 94% de la papa que se comercializa en Colombia se consume en estado fresco. El 6% restante es consumido por la industria de procesamiento [8].
Tabla 2. Área, producción y rendimiento de la papa
[pic 3]
Fuente: Cadena de la papa Dirección de Cadenas
Agrícolas y Forestales junio 2021
Las cifras de la Federación Colombiana de Productores de Papa (Fedepapa) y el Fondo Nacional de Fomento de la Papa (Fnfp) afirman que la producción del tubérculo en el país presentaría una reducción de 4,23% durante el primer semestre de 2022, pasando de 1,18 millones de toneladas en el primer periodo de 2021 a una proyección estimada de 1,13 millones entre enero y junio del 2022. [9] Precios promedios mensuales pagados al productor de las principales variedades de papa en 2021 ($/kg).[9]
[pic 4]
- Viabilidad de la implementación de la tecnología en Colombia:
- Sustrato: En este caso la papa, como ya se pudo haber visto el margen de producción es bastante elevado teniendo en cuenta que es uno de los productos de mayor interés a nivel nacional.
En ese orden de ideas, se puede establecer con especificidad algunas condiciones y parámetros para el adecuado manejo del sustrato [10].
Tabla 4. Condiciones de cultivo de la papa
[pic 5]
Fuente: Yara Knowledge grows, Agro net Min agricultura.
- Uso de biopolímeros en Colombia: Ahora bien, teniendo en cuenta el almidón ya extraído de la papa y ya tratado (mediante procesos fermentativos, generalmente fermentación en estado sólido de la papa) ya que el almidón puede ser parcialmente fermentado, puro o modificado [8], se realizará una evaluación de la producción de biopolímeros en general en Colombia.
En el país el uso de biopolímeros se ha visto reducido a su aplicación en la industria agroalimentaria, sobre todo en la creación de empaques que tengan la capacidad de
degradarse rápidamente. [5]
Por ser una escala de producción relativamente baja en comparación con los plásticos convencionales derivados del petróleo, no se presentan cifras específicas de producción de algún biopolímero en específico, pero si ensayos dedicados a biotecnología, ciencia, resistencia de materiales e ingeniería química con el fin de determinar las propiedades de los mismos y analizar el mercado de acción para poderlos utilizar [5].
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