Evaluación del proceso de elaboración de plásticos biodegradables a partir del bagazo de la caña de azúcar (Saccharum Officinarium) y sorbitol

Abstract

En el contexto actual, local y mundial, es preocupante el problema de la contaminación por el uso y acumulación del plástico, por lo cual, es una situación que agobia al mundo entero día tras día. La presente investigación tuvo como propósito investigar sobre la elaboración de plásticos biodegradables a partir del bagazo de la caña de azúcar (Saccharum Officinarium), utilizando como plastificante el sorbitol, y así contribuir a la disminución de la contaminación por la acumulación de plásticos. El objetivo general es el de evaluar el proceso de elaboración de plásticos biodegradables a partir del bagazo de la caña de azúcar (Saccharum Officinarium) y sorbitol y los objetivos específicos son los siguientes: realizar la caracterización fisicoquímica del bagazo de la caña de azúcar, verificar el uso del sorbitol como agente plastificante del bagazo de la caña de azúcar, y determinar las propiedades fisicoquímicas del plástico obtenido. La metodología en esta investigación fue experimental empleando el método húmedo o evaporación lenta del solvente donde el bagazo de la caña de azúcar (Saccharum Officinarium) paso por lossiguientes pasos: secado en la estufa, tamizado en el tamizador, molienda en el molino de laboratorio, hidrólisis con ácido sulfúrico (H2SO4), obtención de celulosa, mezcla con glicerina y sorbitol, polimerización con hidróxido de sodio (NaOH), enfriamiento y paletización, y pruebas mecánicas para evaluar la calidad del plástico obtenido. Se realizaron pruebas con diferentes proporciones, como son: bagazo de caña de azúcar (Saccharum Officinarium) 1,5 kg, ácido sulfúrico (H2SO4) 80 ml, agua destilada (H2O) 13 L, sorbitol 500 gr, glicerina 80 ml e hidróxido de sodio (NaOH) 100 gr, para la obtención de un bioplástico que responda de manera eficientemente las pruebas de calidad. Teniendo como características o parámetros siguientes: espesor (mm), fuerza máxima de tensión (kg-f), esfuerzo de tracción (Mpa), distancia de máxima fuerza de tensión (mm) y elongación (%). Teniendo como resultados sobresalientes en resistencia a la tracción en la rotura 0,12 MPa de la repetición 3 del tratamiento 1; 0,12 Mpa de la repetición 3 del tratamiento 2; 0,12 Mpa de la repetición 1 del tratamiento 4; 0,12 Mpa de la repetición 3 del tratamiento 5 porque se puso a secar a 50 °C y en elongación en la rotura 58,53 % de la repetición 2 del tratamiento 3 seguida de 57,08 % de la repetición 1 del tratamiento 1 y esta seguida de 56,46 % de la repetición 2 del tratamiento 1, por último, los valores 53,40 % de la repetición 1 del tratamiento 2 y 52,08 % de la repetición 3 del tratamiento 1 porque también se puso a secar a 50 °C. Concluyendo esta presente investigación que el valor en resistencia a la tracción en la rotura no está en el rango de 5 a 20 Mpa pero el otro valor de elongación en la rotura si está en el rango de 5 a 50 % por lo que, el producto elaborado es apto para aplicaciones que no requieran alta resistencia mecánica como por ejemplo para el empaque de alimentos y aplicaciones agrícolas pero no para aplicaciones que requieran alta resistencia mecánica como por ejemplo empaquetado de productos pesados o aplicaciones industriales , y también como conclusión de la discusión final se debería variar y mejorar las composiciones de los estudios de los antecedentes por que no están en el rango de los valores para poder sustituir al plástico convencional. La caracterización fisicoquímica del bagazo de caña de azúcar demandó los siguientes análisis: cenizas, proteínas, humedad, capacidad de absorción, pH, grasas y fibras. También se halló las propiedades físicas del líquido para obtener bioplástico para tener como referencia como nos a quedado el producto después de la reacción, realizándose los siguientes análisis: pH, densidad y viscosidad, y en la caracterización fisicoquímica del bioplástico tenemos el análisis de solubilidad donde se concluyó que nuestro bioplástico es completamente soluble en agua con el valor de 95,0789 % de solubilidad

In the current local and global context, the problem of pollution due to the use and accumulation of plastic is worrying, which is why it is a situation that overwhelms the entire world day after day. The purpose of this research was to investigate the production of biodegradable plastics from sugarcane bagasse (saccharum officinarium), using sorbitol as a plasticizer, and thus contribute to the reduction of pollution due to the accumulation of plastics. The general objective is to evaluate the production process of biodegradable plastics from sugarcane bagasse (saccharum officinarium) and sorbitol. The specific objectives are the following: to carry out the physicochemical characterization of sugarcane bagasse, verify the use of sorbitol as a plasticizing agent in sugarcane bagasse, and determine the physicochemical properties of the plastic obtained. The methodology in this research was experimental using the wet method or slow evaporation of the solvent where the sugarcane bagasse (saccharum officinarium) went through the following steps: drying in the oven, sieving in the sieve, grinding in the laboratory mill, hydrolysis with sulfuric acid (H_2 〖SO〗_4), obtaining cellulose, mixing with glycerin and sorbitol, polymerization with sodium hydroxide (NaOH), cooling and palletizing, and mechanical tests to evaluate the quality of the plastic obtained. Tests were carried out with different proportions, such as: sugarcane bagasse (saccharum officinarium) 1.5 kg, sulfuric acid (H_2 〖SO〗_4) 80 ml, distilled water (H2 O) 13 L, sorbitol 500 gr, glycerin 80 ml and sodium hydroxide (NaOH) 100 gr, to obtain a bioplastic that responds efficiently to quality tests. Having the following characteristics or parameters: thickness (mm), maximum tensile strength (kg-f), tensile stress (Mpa), distance of maximum tensile force (mm) and elongation (%). Having outstanding results in tensile strength at break 0.12 MPa of repetition 3 of treatment 1; 0.12 Mpa of repetition 3 of treatment 2; 0.12 Mpa of repetition 1 of treatment 4; 0.12 Mpa of repetition 3 of treatment 5 because it was dried at 50 ° C and in elongation at break 58.53 % of repetition 2 of treatment 3 followed by 57.08 % of repetition 1 of treatment 1 and this followed by 56.46 % of repetition 2 of treatment 1 and finally the values 53.40 % of repetition 1 of treatment 2 and 52.08 % of repetition 3 of treatment 1 because it was also dried at 50 ° C. In conclusion, this present investigation concluded that the tensile strength at break is not in the range of 5 to 20 MPa, but the elongation at break is in the range of 5 to 50%. Therefore, the product produced is suitable for applications that do not require high mechanical resistance, such as food packaging and agricultural applications, but not for applications that require high mechanical resistance, such as packaging of heavy products or industrial applications. In conclusion, the final discussion concluded that the compositions of the background studies should be varied and improved, as they are not within the range of values necessary to replace conventional plastic. The physicochemical characterization of sugarcane bagasse required the following analyses: ash, protein, moisture, absorption capacity, pH, fats, and fibers. The physical properties of the liquid were also found to obtain bioplastic to have as a reference how the product has been left after the reaction, performing the following analysis: pH, density and viscosity, and in the physicochemical characterization of the bioplastic we have the solubility analysis where it was concluded that our bioplastic is completely soluble in water with the value of 95.0789% solubility