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Reciclado

Plástico vegetal

Emplean membranas del carozo del mango para tratar aguas

EDUARDO CESARUn plástico biodegradable elaborado con carozos de mango ha demostrado en pruebas de laboratorio que tiene potencial para su empleo en la producción de las delgadas membranas utilizadas en procesos de purificación de agua, en el tratamiento de efluentes, en las sesiones de hemodiálisis y en la liberación controlada de fármacos. La investigación que dio origen a este nuevo material estuvo a cargo de investigadores de la Universidad Federal de Uberlândia (UFU), Minas Gerais, y de la Universidad de Caxias do Sul, Rio Grande do Sul. El carozo es la capa dura externa de la semilla del mango – compuesta principalmente de fibras – que recubre el embrión. En ese sector de la fruta hay grandes cantidades de celulosa, hemicelulosa y lignina, componentes que forman las paredes celulares de las plantas. “En el proceso que desarrollamos, extrajimos la celulosa del carozo del mango y con ella produjimos acetato destinado a la fabricación de los plásticos usados en las membranas”, dice el profesor Guimes Rodrigues Filho, coordinador del proyecto desarrollado en el Laboratorio de Reciclado de Polímeros del Instituto de Química de la UFU.

La idea de aprovechar la parte desechada de la fruta surgió cuando los investigadores constataron que al menos dos mil toneladas de carozos de mango se descartan de cada cosecha en la industria de jugos, solamente en la región de Minas Gerais conocida como Triângulo Mineiro. Como en Brasil la producción de mango asciende a alrededor de 1,3 millones de toneladas anuales – utilizada principalmente como jugo –, la cantidad de este residuo que sobra es promedio de alrededor de 480 mil toneladas por año. “Las semillas corresponden a alrededor de un 30% ó un 45% del peso del mango, dependiendo de la variedad”, dice Rodrigues Filho. Esta montaña de residuos normalmente tiene como destino final la quema o el descarte en la basura. Además del carozo del mango, los investigadores han elaborado acetato de celulosa a base de periódicos y de bagazo de caña de azúcar, y ahora se encuentran trabajando con paja de maíz. Las membranas empleadas actualmente en los procesos de filtrado en general se elaboran a base de la celulosa obtenida de la pulpa de la madera.

Tamiz molecular
En un artículo publicado en mayo en la revista científica Carbohydrate Polymers, los investigadores compararon el desempeño de membranas de acetato de celulosa elaboradas con periódicos y con carozos de mango de la variedad Tommy Atkins – de coloración rojiza, pulpa dulce y bastante resistente – en los procesos de tratamiento y purificación de agua denominados ósmosis reversa. En estos procesos, el agua es separada de sus contaminantes – sólidos disueltos, sólidos en suspensión, bacterias y materia orgánica – por medio de una membrana semipermeable. Esta membrana se comporta como un colador molecular, rechaza selectivamente casi todas las moléculas disueltas y permite únicamente el paso de agua pura.

Como son muchas las aplicaciones para este material filtrante, antes de producir las películas es necesario saber en qué tipo de aplicaciones se las usará. “La porosidad depende del mayor o menor flujo de líquidos que recibirán”, dice el coordinador del proyecto. El control de los poros se efectúa mediante el agregado de algunas sales en la mezcla, como por ejemplo perclorato de magnesio. Esta sustancia funciona como un agente inductor en la formación de poros en la piel de la membrana, y ayuda en los procesos de filtrado. En la evaluación estructural realizada con el microscopio electrónico de barrido, tanto la membrana elaborada con el carozo del mango como la de periódico exhibieron básicamente el mismo patrón. Sin embargo, la subestructura porosa es más densa en las películas de acetato de celulosa obtenidas del carozo de la fruta, en función de la mayor masa molecular del material, con lo cual resulta en un mejor desempeño. “Aun cuando se la sometió a presión en procesos de separación, la membrana no se rompió”, dice Guimes.

Además de distintos materiales, los investigadores probaron varios procesos destinados a la producción de membranas de acetato de celulosa. Uno de los métodos desarrollados por el grupo de investigación se encuentra en proceso de patentado en el Instituto Nacional de Propiedad Industrial (INPI). La empresa Órbita, del Centro de Incubación de Actividades Emprendedoras de la universidad de Minas Gerais, será la responsable de las asociaciones con otras empresas y se encargará de la transferencia de tecnología.

Envases biodegradables
La compañía fue creada por los investigadores con el objetivo de poder participar en el desarrollo de un proyecto aprobado en 2008 mediante convenio de la Financiadora de Estudios y Proyectos (Finep) con el Servicio Brasileño de Apoyo a las Micro y Pequeñas Empresas (Sebrae), que tuvo como base también la utilización del carozo de mango mezclado con el bagazo de la caña de azúcar para la producción de tubetes biodegradables, que son  los envases en donde se ponen los plantines cultivados en viveros.

Los investigadores trabajan ahora en la formulación final para el moldeo de los tubetes. Asimismo, se abocan a la realización de estudios de biodegradación del material en la Universidad de Caxias do Sul. Los recipientes encontrados en el mercado, elaborados con productos derivados del petróleo, tales como PVC y polipropileno, tardan alrededor de 150 años para descomponerse en la naturaleza. Con base en los resultados obtenidos en este proyecto, los investigadores decidieron usar los mismos residuos vegetales para la producción de membranas, una línea de investigación que ya era llevada adelante en el laboratorio de la universidad de Minas Gerais desde 1996. Pero en lugar de usar una base compuesta por la mezcla de celulosa obtenida del carozo de mango y de la caña de azúcar, trabajaron con cada residuo por separado y les agregaron otros materiales, tales como periódicos, por ejemplo.

Artículo científico
MEIRELES, C.S. et al. Characterization of asymmetric membranes of cellulose acetate from biomass: Newspaper and mango seed. Carbohydrate Polymers. v. 80, n. 3, p. 954-61. mai. 2010.

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