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La cáscara de plátano es la materia prima utilizada por los investigadores de Embrapa Instrumentation (SP) y la Universidad Federal de San Carlos (UFSCar) para crear películas bioplásicas con potencial aplicación como envases activos de alimentos. A través de un proceso sencillo, con pretratamientos leves, que utilizan sólo agua o una solución de ácido diluido, los investigadores convirtieron total y pionera cáscaras de plátano en películas bioplásicas con excelentes propiedades antioxidantes, protección contra la radiación ultravioleta (UV) y sin generar residuos.
Las películas realizadas igual o incluso mejor que muchos bioplásticos preparados de manera similar, de otros tipos de biomasa, pero a través de otros métodos, incluyendo procesos más complejos, costosos y que consumen mucho tiempo, por lo tanto menos productivos, para la transformación de los residuos agroalimentario.
La cadena de valor del plátano, en particular, genera una cantidad significativa de subproductos que actualmente están infrautilizados o mal disposición, lo que da lugar a pérdidas y problemas ambientales. Según investigadores brasileños, para cada tonelada de plátanos procesados se pueden generar hasta 417 kg de cáscaras.
De ahí la motivación de los investigadores, reducir la basura generada por la eliminación de la corteza, aprovechandola por completo, incluyendo sus numerosos compuestos bioactivos, como los fenólicos, y la pectina, un polisacárido importante que se puede utilizar en la producción de películas biodegradables.
Por lo tanto, el uso como película bioplásica es una oportunidad para valorar este residuo y reducir el impacto ambiental asociado al uso de plásticos no biodegradables, enfatiza el ingeniero químico Rodrigo Duarte Silva, quien desarrolló la película durante su becario postdoctoral postdoctoral bajo la supervisión de la investigadora de Embrapa Henriette Monteiro Cordeiro de Azeredo
Azeredo aclara que la película de la escala de laboratorio, de color marrón y grosor de micrómetro, puede utilizarse como el embalaje primario de los productos propensos a las reacciones de oxidación. Los prometedores resultados obtenidos animó experimentalmente a los investigadores a continuar con los estudios para seguir mejorando algunas propiedades de la película. Entre ellos están los de interacción con el agua, un reto de investigación debido a la alta afinidad por el agua de las moléculas presentes en la biomasa.
Además, los investigadores pretenden, en aproximadamente un año y medio, desarrollar una película bioplásica a escala piloto para hacer el proceso aún más interesante desde un punto de vista industrial.
El proceso de la película bananera
El estudio, apoyado por la Fundación de Apoyo a la Investigación del Estado de Sao Paulo (Fapesp) y el Consejo Nacional para el Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq), propuso presentar un proceso sencillo para preparar directamente las películas bioplásticas de las cáscaras de plátano.
En el Laboratorio Nacional de Nanotecnología para el Agronegocio (LNNA), los investigadores utilizaron cáscaras de plátano de la variedad Cavendish, la más consumida y cultivada en el mundo, conocida como nanica o banano en Brasil, cuya producción anual se estima en 50 millones de toneladas, según datos de 2022 de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO).
Para obtener las películas, Silva explica que las cáscaras de plátano estaban secadas y molidas, lo que resultó en un polvo. Se prepararon dos tipos de polvos: uno de las pelucas de plátano no blanqueado, que terminó oscura durante el secado debido a la acción de enzimas como la polifenol oxidasa, y otra de las cáscaras de plátano sometida a un proceso previo de blanqueamiento, hirviendo en una solución de ácido cítrico diluido, para inactivar estas enzimas. De esta manera, fue posible analizar la influencia de la acción de las enzimas en las propiedades finales de las películas, dice el investigador.
Además, los investigadores investigaron el impacto del tipo de pretratamiento aplicado a las cáscaras de plátano (hidroterma, a base de agua o pretratamiento con solución de ácido sulfúrico diluido), y la adición o no adición de carboximetilcelulosa, un polímero biodegradable derivado de la celulosa que actúa como ligando en baja concentración en las películas.
Según Silva, el objetivo de los pretratamientos, realizados en un autoclave, a 121oC durante tan solo 30 minutos, es modificar la estructura de la biomasa para permitir la formación de películas. A través de los dos pretratamientos, la pectina presente en la cáscara de plátano se solubilizó con éxito.
Según Azeredo, el tratamiento hidrotermal ha surgido como un proceso ecológicomente amigable para usar sólo agua como reactivo, y ya se ha utilizado para convertir subproductos naranjas en películas bioplásicas. Sin embargo, aún no se había aplicado a la cáscara de plátano. Los pocos estudios reportados en la literatura sobre películas preparadas a partir de cáscara de plátano destinada a envases se desarrollaron sin aplicación de pretratamientos, que pueden comprometer las propiedades del material final.
Tanto el pretratamiento hidrotermal como el pretratamiento con ácido sulfúrico han demostrado ser eficaces para preparar películas de cáscara de plátano. Aunque hemos utilizado las cáscaras en forma de polvo, que ofrece ventajas en términos de almacenamiento y preservación de la materia prima, es posible adaptar el proceso para utilizar conchas húmedas, que pueden simplificarlo aún más, dice el investigador en la investigación postdoctoral.
Resultados prometedores
Para Henriette Azeredo, el estudio mostró que las propiedades mecánicas de las películas, positivamente afectadas por la incorporación de la carboximetilcelulosa, son comparables a las de otras películas ya preparadas con otros subproductos integrales, como el aguacate, que tenían adición de pectina. Además, algunas propiedades mecánicas de las películas eran comparables a las de polietileno de baja densidad (LDPE).
Otra ventaja es que las películas bloquearon más del 98% de la radiación ultravioleta en la gama UVA y más del 99,9% en el rango UVB. Este tipo de radiación es bien conocida por causar quemaduras en la piel después de la exposición al sol, por ejemplo, pero también promueve el deterioro oxidativo de los alimentos. Según los investigadores, este beneficio compensa la limitada transparencia de las películas, haciéndolas propicias para proteger los alimentos de este tipo de radiación.
Las películas mostraron excelentes propiedades funcionales, conservando al menos el 50% de la actividad antioxidante de la materia prima de partida.
Según los investigadores, estas propiedades fueron fuertemente influenciadas por el proceso de blanqueamiento, que ayudó a prevenir la degradación de los compuestos fenólicos presentes en las cáscaras de plátano. Además, algunas de las películas preparadas presentaron superficies hidrofóbicas, que eliminan las moléculas de agua, lo que es particularmente interesante en el contexto de los materiales de envasado de alimentos.
Las cazuelas pretramitadas de Banaban aparecen hidrotermalmente como una biomasa prometedora para producir bioplásticos adecuados para aplicaciones en envases de alimentos, debido a sus grandes propiedades antioxidantes y superficiales, que pueden contribuir a la transición de una bioeconomía circular, enfatiza Henriette Azeredo.
También recuerda que las películas pueden contribuir a evitar el desperdicio de alimentos y posiblemente prolongar la vida de estas si el bioplástico se utiliza como envase, ya que tienen propiedades antioxidantes de barrera a la luz.
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