La contaminación ambiental derivada de los plásticos convencionales producidos a partir de recursos fósiles se ha convertido en una preocupación mundial. En consecuencia, la producción de bioplásticos ambientalmente sostenibles como alternativa está llamando la atención de la comunidad científica.
Tipos de bioplásticos
Se ha realizado un gran esfuerzo para desarrollar plásticos biodegradables a partir de recursos naturales renovables. Esto con el objetivo de producir materiales biodegradables que se asemejen al comportamiento de los polímeros de origen fósil. Los plásticos convencionales no son biodegradables, por lo que permanecen en el medio ambiente durante muchos años, se produce la ruptura física en partículas más pequeñas, liberando microplásticos en vertederos y ambientes marinos. De esta manera ingresan a las cadenas alimentarias y, en consecuencia, a los cuerpos de los animales, eventualmente causando diferentes enfermedades.
En este contexto, los bioplásticos, que pueden ser de base biológica o biodegradables, aparecen como una alternativa prometedora para reemplazar o al menos reducir el uso extensivo de plásticos convencionales y sus residuos nocivos. Los plásticos biodegradables suelen estar hechos de biopolímeros. Además, los biopolímeros derivados de fuentes renovables, como animales o plantas, pueden desempeñar un papel fundamental para superar los desafíos derivados del agotamiento de los recursos petroleros y los problemas ambientales relacionados con el uso creciente de plásticos derivados del petróleo. Estos biopolímeros pueden ser fibras naturales, celulosa, polisacáridos, proteínas, lipopolisacáridos, etc. .
Polímeros naturales
Los polímeros naturales como los polisacáridos y las proteínas son generalmente capaces de formar interacciones intramoleculares e intermoleculares y entrecruzamiento entre constituyentes poliméricos; formando una red semirrígida tridimensional. Además, estos biopolímeros están presentes en desechos y subproductos de la industria agroalimentaria. El arroz es el principal cereal cultivado en el mundo y generalmente se procesa pelando y puliendo para eliminar el salvado del grano. Aunque el salvado de arroz constituye aproximadamente una décima parte del peso del arroz, todavía está infrautilizado. Es un subproducto de bajo valor añadido que se utiliza principalmente para la alimentación animal o como fertilizante orgánico.
Sin embargo, las proteínas y almidones presentes en el salvado de arroz se han utilizado anteriormente para desarrollar bioplásticos a base de salvado de arroz; sus propiedades mecánicas y funcionales dependen de los parámetros de procesamiento y la composición. Esta valorización convierte el salvado de arroz en un subproducto de alto valor añadido, una nueva materia prima, que se puede utilizar para producir plástico biodegradable y de base biológica. Se beneficia así tanto al medio ambiente como a las empresas productoras.
Aceite de salvado de arroz
El salvado de arroz está emergiendo como un subproducto potencial del procesamiento del arroz también como resultado de la creciente demanda de aceite de salvado de arroz (RBO). El salvado de arroz contiene un 18–22% de aceite, similar a otras fuentes de aceite vegetal comestible como la soja (15–20%) o el tung (16–18%). El aceite de salvado de arroz es único entre los aceites vegetales comestibles debido a su composición (es decir, ácidos grasos, compuestos fenólicos y vitamina E). Entre los beneficios para la salud de RBO, reduce el estrés oxidativo y la hipertensión, tiene actividades anticancerígenas y antidiabéticas, puede actuar como agente antiinflamatorio o antialérgico, etc. De esta forma, tiene una variedad de aplicaciones alimentarias en farmacia y cosmética.
En este contexto, un trabajo de investigación del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Sevilla, España, tuvo como objetivo analizar el efecto de la extracción de aceite, que puede tener su propia ruta de valorización, sobre las propiedades de los bioplásticos a base de salvado de arroz desgrasado. Además, también se extrajeron las fibras para evaluar la influencia de las diferentes fracciones de biopolímeros sobre las propiedades de los bioplásticos obtenidos.
Bioplásticos a partir de residuos orgánicos
De esta forma, se obtuvieron diferentes sistemas a partir de salvado de arroz virgen, salvado de arroz desgrasado y salvado de arroz sin fibra, cada uno de ellos plastificado con una mezcla de agua con glicerol o sorbitol. Así también se analizó el efecto plastificante de las distintas materias activas empleadas. Los demás parámetros de procesamiento, proporción de materias primas, temperatura de mezcla y presión y temperatura de inyección, se mantuvieron constantes, seleccionados en base a estudios previos.
El refinado del salvado de arroz se llevó a cabo extrayendo las fracciones de aceite y fibra. Los efectos de estos dos procedimientos sobre las propiedades finales se abordaron con medidas mecánicas, funcionales y microestructurales. Este trabajo evidencia el efecto beneficioso de la remoción de la fracción lipídica sobre las propiedades mecánicas de muestras de bioplásticos. Los lípidos implican un cierto efecto plastificante, que se pierde en el DRB, lo que también conduce a una mayor proporción de materia activa. En consecuencia se logran mejores propiedades reológicas y de tracción.
De esta manera, si bien aún quedan muchas modificaciones y parámetros por evaluar para desarrollar bioplásticos adecuados a base de salvado de arroz; los bioplásticos basados en RB podrían seleccionarse como candidatos prometedores para la sustitución de los plásticos fósiles convencionales en determinadas aplicaciones en el futuro.
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