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INSTITUCIÓN EDUCATIVA COLEGIO LOYOLA PARA LA CIENCIA YLA INNOVACIÓNCreada por Resolución N° 00003 de Enero 5 de 2010.

DANE: 105001025984 NIT: 900339251-3

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Nov. 2012

FORMATO ANTEPROYECTO

1. INFORMACIÓN GENERAL:

Título del proyecto

Obtención e implementación de materiales biodegradables (almidón de yuca, plátano, ñame o celulosa) en el reemplazo gradual de Polipropileno

Metalizado Biorientado en un empaque de alimentos.

Selección del área temática más cercana al proyecto: Esta clasificación les permitirá definir las metas del anteproyecto. Elijan una de ellas, según el enfoque de su proyecto.

Área temática Ejemplos Marque con una x

Biociencias

Zoología (animales), botánica (plantas), microbiología (microorganismos como bacterias, virus, protozoos, etc.), genética, biología molecular y celular, bioquímica, biotecnología, ecología, conservación, ciencias agropecuarias y afines.

Química

Química orgánica, inorgánica, analítica, fisicoquímica, química de los productos naturales y afines.

X

Ciencias Matemáticas y Física

Estadística, modelación matemática, física, biofísica, óptica, acústica y afines.

Ciencias de la Tierra y el Espacio

Astronomía, geología, minería, climatología, sismología y afines.

Ciencias Sociales y Humanas

Psicología, educación y pedagogía, sociología, antropología, arqueología, paleontología, historia, economía, comunicación, periodismo, lingüística, artes, literatura, música y afines.

Servicios Públicos y Medio Ambiente

Agua, gas, energía (de combustibles fósiles y alternativas), saneamiento, transporte (terrestre, aéreo y acuático), gestión ambiental, impacto ambiental, contaminación, reciclaje y afines.

Ingenierías y Ingeniería civil, electrónica, eléctrica,

Tomado: formato utilizado en la Feria dela ciencia CT+I – Dcto Anteproyectos ITM


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Tecnologías

mecánica o de sistemas, desarrollo de software, TICs y telecomunicaciones, robótica, bioingeniería, ingeniería de materiales, nanotecnología y afines.

Medicina y Salud

Promoción y prevención, atención, nutrición, salud pública, salud ocupacional, deporte, epidemiología, enfermedades y afines

Selección de la modalidad del (de los) investigador(es):

Modalidad Marque con una XModalidad III. Educación básica secundaria (6° - 9°) Modalidad IV. Media vocacional (incluye media técnica) (10°-11°)

X

DATOS PERSONALES DE LOS INVESTIGADORESEstudiantes que hacen parte de la investigación. Sugerimos máximo 3 estudiantes por grupo, pero podrán

presentarse hasta 6 por grupo. En ese caso, agregar las filas necesarias para incluir a todos los estudiantes en este formato

Nombre del investigador principal

Clara Serena Cortés Manco

Grado del investigador principal

Décimo

Dirección electrónica del investigador principal

[email protected]

Teléfono (fijo y celular) del investigador principal

Tel: 4574470 Cel: 313 54997678

Documento de identidad del investigador principal

T.I: 1001389701

Nombre del coinvestigador N°1

Elián Kaled Gómez Espejo

Grado del coinvestigador N°1 DécimoDirección electrónica del

coinvestigador N°[email protected]

Teléfono (fijo y celular) del coinvestigador N°1

Tel: 5829580 Cel: 315 4583755

Documento de identidad del coinvestigador N°1

T.I: 1010150620


Maria Camila Rojo

Grado del coinvestigador N°2 Décimo


mailto:[email protected]


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Dirección electrónica del coinvestigador N°2

[email protected]


Tel: 211 0446 Cel: 300 644 5886


T.I: 99060710119


Antonio Arango



[email protected]


Tel: 217 6336 Cel: 314 692 1190


T.I: 99101912201


Nicolás Acosta Saldarriaga



nico.acosta1996@gmail


Tel: 2523928 Cel: 3052459146


C.C: 1216721252

ASESOR

Datos del asesor

Dallany

[email protected]

Cel: 3014208083

ASESOR

Datos del asesor

William Enrique Perez

[email protected]

Cel: 3136844035

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Nombre de la instituciónInstitución Educativa Colegio Loyola para la ciencia y la

innovación

Municipio Medellín

Duración del proyecto (en meses)

30 meses

Indicar si este proyecto es continuación de otro que

haya participado en ferias anteriores.

En caso afirmativo indicar nombre exacto del proyecto y año de

participación.

No es continuación de otro proyecto.

2. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

INTRODUCCIÓN

El polipropileno metalizado biorientado es uno de los productos más utilizados en la industria alimenticia con una producción anual de 240 mil toneladas, debido a sus propiedades físico-químicas. Además, está compuesto por la mezcla de polipropileno y aluminio que lo convierte en uno de los productos más contaminantes, debido a su largo período de degradación, que varía entre los 500 y 1000 años, contribuyendo así, con la acumulación de residuos sólidos. Estos factores conllevan a desarrollar una nueva alternativa de empaque con componentes diferentes, pero con características similares. Los posibles materiales a implementar son: La celulosa, almidón de maíz, almidón de plátano, almidón de ñame, almidón de yuca y aceites ricinos.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El polipropileno metalizado biorientado (BOPP) es uno de los productos más utilizados en la industria alimenticia puesto que ofrece ciertas propiedades que lo hacen ser una opción eficiente para el empaque de productos; son resistentes a los golpes, roturas, perforaciones



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y también son resistentes al agua e impermeables al vapor de agua. Además, tienen un acabado de superficie brillante y un elevado grado de transparencia pero, su característica principal es la barrera de protección que ofrece para evitar la entrada o salida de humedad. No obstante al implementar este producto, su largo período de degradación, que oscila entre 500 y 1000 años junto con la producción anual de 240 mil toneladas se convierte en un material que contribuye a la acumulación de residuos sólidos; un problema ambiental, que genera serias consecuencias. Los residuos dispuestos inadecuadamente pueden generar gases, humos y polvos que aportan a la contaminación atmosférica e hídrica y, son también fuente de proliferación de fauna nociva

PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN

¿Cuáles son los efectos que causan los reguladores de crecimiento (ANA-AIA/BA-KIN) en los explantes de la planta Urtica Urens para una inducción de callos y callogénesis por un

medio de cultivo MS?

OBJETIVOS

Objetivo general:Evaluar los efectos que causan las concentraciones y combinaciones de reguladores de crecimiento (ANA-AIA/BA-KIN) para una inducción de callos y callogénesis de la planta Urtica Urens por un medio de cultivo MS.Objetivos específicos

- Realizar una inducción de callos y callogénesis in-vitro a partir de explantes de la planta Urtica Urens

- Seleccionar los niveles de concentración y combinaciones que tienen los reguladores de crecimiento para una mejor obtención de callos.

- Determinar el porcentaje total de callos friables obtenidos de los explantes extraídos de la planta Urtica Urens para una suspensión celular en medio MS

JUSTIFICACIÓN

El proyecto de investigación buscará una nueva alternativa en materiales que puedan ser utilizados por la industria alimenticia para empacar de forma satisfactoria sus productos, y que al mismo tiempo, se reduzca o no tengan implicaciones negativas en el medio ambiente al que se expone antes, durante y después de su uso, dando reemplazo a los muy útiles pero contaminantes empaques de Polipropileno Metalizado Biorientado, por polímeros de



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origen natural, que sean igual de útiles pero sean biodegradables, para evitar aquellas connotaciones contaminantes que se atribuyen a los empaques, con el valor agregado de que estos polímeros naturales son manejables en el campo industrial.

A medida de que el empaque empiece a ser utilizado en masa por la industria, la acumulación de residuos irá disminuyendo paulatinamente, debido a que su periodo de degradación será considerablemente menor, en comparación con los de uso cotidiano, dando grandes beneficios al medio ambiente, en especial a largo plazo.

Este proyecto se desarrolla gracias a un planteamiento general para la promoción de desarrollo de proyectos en la Institución Educativa Colegio Loyola para la Ciencia y la Innovación, en una vía enfocada a Antioquia frente al cambio climático, donde desde la observación en la vida cotidiana se da un enfoque a la acumulación de residuos sólidos, problemática latente y continua en nuestro diario vivir. De ahí, surge el planteamiento de nuestro problema y nuestra preocupación por dar una solución o aportar al paliamiento del mismo.

MARCO TEORICO

Los polímeros están compuestos, por miles de átomos que forman grandes moléculas llamadas macromoléculas, que a su vez, están compuestas de moléculas más pequeñas llamadas monómeras, que forman en conjunto una cadena ordenada. La palabra polímero se deriva del griego polis que significa muchos, y meros, que significa partes o segmentos.Estos polímeros pueden ser de dos tipos: Orgánicos o inorgánicos. Los orgánicos se componen de átomos de carbono que entre sí o en compañía de otros elementos, forman enlaces para la construcción de monómeros y posteriormente de macromoléculas, gracias a que este tiene la propiedad de adherirse a otras 4 especies químicas. Mientras tanto los inorgánicos, son los compuestos de otros elementos como el Fósforo y el Silicio.Cuando la humanidad comenzó a establecerse, los seres humanos emplearon distintos polímeros naturales que le brindaba la naturaleza, como el almidón, presente en algunos alimentos como la papa, el maíz o en pan, la celulosa, presente en la madera, el caucho, la seda, entre otros polímeros. Los seres humanos también empezaron intervenir en la composición de algunos polímeros para conseguir mejoras en sus propiedades. Estos son los llamados polímeros sintéticos. En la época de las cavernas se construyó el primer polímero sintético, llamado cuero curtido, hecho a partir de cuero y aplicaciones de varias proteínas de los animales. El mayor impacto de los polímeros sintéticos se dio en la Edad Moderna, donde su implementación fue toda una explosión que se ha mantenido hasta nuestra época. El primer polímero sintético de la era Moderna se conoce como Celuloide, el cual, desde su descubrimiento, al correr el tiempo se fueron descubriendo nuevas



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implementaciones para este. En los años posteriores, se descubrieron la Baquelita (1909), Polietileno (1933), Poliestireno (1931), Nylon (1931), Polipropileno (1950) y otros, que por sus cualidades como su baja densidad, maleabilidad a baja temperatura, aislamiento eléctrico e inercia química (la cual evita la reacción con otras sustancias orgánicas, lo que lo convierte en un material ideal para el embalaje de medicamentos y productos alimenticios) fueron utilizados en masa. Los polímeros se aplican en la construcción de materiales plásticos, gomas, fibras, recubrimientos superficiales y adhesivos.

El polipropileno se obtiene a partir del propileno, un gas obtenido de los procesos de craking del petróleo. Este gas, sometido a ciertas condiciones de temperatura y presión, en presencia de catalizador produce como resultado un polímero compuesto por miles de unidades “propileno” unidas entre sí de forma lineal.Este polímero resultante es el homopolímero de polipropileno y fue descubierto en Italia por Ziegler y Natta a fines de los 50’s. Posteriormente, junto con múltiples aplicaciones industriales, se comenzó a producir película de polipropileno, la que mostraba tener buenas propiedades ópticas y baja permeabilidad al vapor de agua. A comienzos de los 70’s, Montecatini en Italia desarrolló el proceso para convertir este polímero en una película biorientada.Con la biorientación se logró mejorar notablemente las propiedades ópticas, mecánicas y de barrera al vapor de agua de la película. El BOPP comenzó entonces a convertirse en la película más versátil en la industria del envase flexible, llegando a desplazar totalmente a la película de celofán en 20 años. Por su excelente barrera al vapor de agua se convirtió en materia prima base para los envases de galletas, snacks y todos los alimentos que no deben perder ni ganar humedad.Gracias a su excelente calidad y propiedades, el uso del BOPP se ha extendido en toda la industria, exigiendo que su producción sea, por tanto, mayor cada vez, llegando a alcanzar cifras que superan los 240 mil toneladas anuales y la cifra va en aumento por la alta demanda de este producto; el cual ha tenido gran impacto debido a su funcionalidad como recubrimiento, e incluso por su capacidad publicitaria a la hora de las venta.A pesar de todos los beneficios que contrae en la industria alimentaria, por otra parte, ambientalmente no es un elemento sostenible, debido a su tiempo de degradación que oscila entre los 500 y los 1000 años, lo convierte en un elemento muy usado en el mundo, pero a su vez, se está convirtiendo en un material muy desechado, con un corto tiempo de vida útil que hace difícil su reciclaje.Un empaque de alimentos está constituído por 4 capas de concentraciones de polipropileno y aluminio en diferentes porcentajes; teniendo las capas internas mayor proporción de aluminio y las externas mayor proporción de polipropileno. Estos dos componentes, junto a un proceso industrial, son los que le permiten a un empaque poseer propiedades físico-químicas como: maleabilidad, resistencia a la compresión, elasticidad y ser densos para el óptimo conservamiento de un alimento de uso cotidiano. Por otra parte, ambientalmente no es un elemento sostenible, debido a su tiempo de degradación que oscila entre los 500 y los 1000 años que lo convierte en un elemento muy usado en el mundo, pero a su vez, muy desechado, con un corto tiempo de vida útil que hace difícil su reciclaje.Este producto, puede ser reemplazado por una nueva alternativa de empaque llamada: Bioempaque, que se desarrolla a partir de biopolímeros, que pueden llegar a reemplazar las



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películas hechas a base de plásticos derivados del petróleo, con la particularidad de que éstas tienen un período de degradación menor en contraste a la utilizada frecuentemente por las industrias. Los bioempaques pueden ser fabricados por materiales biodegradables como: la celulosa, los aceites riscinos y los almidones de plátano, yuca y ñame.El almidón es el principal polisacárido de reserva alimenticia predominante en las plantas y su mayor potencial ha sido utilizado como alimentos para los humanos con una producción anual de 70 millones de toneladas, convirtiéndose en la fuente de calorías más importante consumida por el hombre. Está compuesta por amilosa y amilopectina y se encuentra en cereales como: maíz, arroz, trigo y en tubérculos como: el ñame, la yuca, papa. Además, se suele extraer rayandolo o licuando. La celulosa es es un polímero natural formado por unidades de glucosa; es rígido, insoluble en agua, y contiene desde varios cientos hasta varios miles de unidades de β-glucosa. Es extraído de la madera y constituye el principal componente de papel, además de su uso en la fabricación de explosivos y textiles.

METODOLOGÍA

Se propone un planteamiento del problema del tema que se le asigna al grado décimo de la I.E. Colegio Loyola para la ciencia y la innovación sobre “Antioquia frente al cambio climático”. A partir de éste, se consideraron diferentes problemáticas influyentes en el contexto en el que se observa. Después de hacer el análisis de cada una de las propuestas, se selecciona el tema de la acumulación de residuos sólidos causada por los empaques de alimentos. Luego se comienza con la búsqueda de fuentes bibliográficas sobre el problema planteado, con el fin de tener apoyo e información para desarrollar nuestra investigación. Después de tener estructurada la idea, se lleva a cabo la parte experimental, comenzando por la obtención de los materiales preseleccionados a través de consultas. En esta etapa se consideraron materiales biodegradables como: Almidón de yuca, ñame y plátano, además de la celulosa, con los que se llevan a cabo pruebas de extracción, según protocolos estipulados.

Para extraer el almidón de plátano, se utiliza uno en estado verde o inmaduro, el cuál se lava, se pela y se corta el fruto en trozos de 2 - 3 cm que se suspenden en un vaso de precipitado de 1 L con ácido cítrico al 0,3% con una relación de fruto/solución 1:1,5 p/v. Luego se licua en una licuadora casera a velocidad máxima por 2 minutos, se tamiza en un cernidor y se lava hasta que no quedará residuo aparente de almidón. La suspensión obtenida se separa en una centrífuga, se elimina el sobrenadante, y de la pasta resultante se separa el residuo blanco (almidón), el cual se resuspende en agua destilada y se centrifuga nuevamente. Esta operación se repite tres veces y la pasta final se seca a temperatura ambiente. Para la extracción de almidón de yuca y ñame se pesa el ñame o la yuca fresca sin procesar, y posteriormente se pela. Los tubérculos se lavan con agua potable para eliminar las impurezas. Se ralla para liberar los gránulos de almidón con un rallador manual. La masa rallada se suspende en una solución de amoniaco al 0,03 M durante 5 minutos con el objetivo de retirar los mucílagos y facilitar la operación de


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tamizado. Se realiza el tamizado y posterior a éste, la sedimentación de la solución durante 24 horas; se retira el sobrenadante y luego el almidón se resuspende en agua con el objetivo de eliminar la mayor cantidad de impurezas. Por último se extiende sobre un plástico para efectuar su secado y, una vez seco, se determina la humedad. Para extraer la celulosa,

Después, se lleva a cabo el proceso de polimerización de los materiales, en el que se incorporan los materiales resultantes; para luego, formar las películas poliméricas que se implementan en el empaque de alimentos.

PRESUPUESTO


Materiales Justificación Cantidad Valor total

Poster Se necesita para la feria 1 50.000Impresión de fotos Para adornar el stand de la feria 9 4.500Separadores Impresión de separadores para repartir 200 20.000Impresión de los formatos Formatos para organizar el folder 13 2.600Materiales de extracción Para realizar proceso de extracción 6

15.000

Transporte mensual Para poder asistir a los laboratorios y/o asesorías en horarios de extracurriculares.

80144.000

Ácido cítrico Para que no se oxide el almidón 3Contenedores de laboratorio (Enlermeyer, Beackerr, tubos de ensayo y similares)

Para almacenar y manipular todo tipo de muestras

Indefinido

Agitador magnético Para diluir el soluto en el solvente 1Centrífuga Para centrifugar la solución 1Bascula o balanza Para precisar pesos de las muestras,

reactivos y demás implementos necesarios.1

Alimentación Cuando se asiste en asesorías extracurriculares

418.000

Bolsillos Para ubicar las hojas en el folder 60 6.000Folder Para contener la evidencia del proceso 1 8.000Cernidor Para tamizar la solución 1 2.000

TOTAL $


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BIBLIOGRAFÍA

Camacho Elizondo, M., Vega Baudrit, J., Campos Gallo, A. (2011) Uso de nanomateriales en polímeros para la obtención de bioempaques en aplicaciones alimentarias. Ingeniería Y Ciencia - Ing.Cienc. Recuperado de http://www.scielo.org.pe/scielo.php?pid=S1810-634X2011000400007&script=sci_arttext

Ruiz Avilés, G. (2006). Obtención y caracterización de un polímero biodegradable a partir del almidón de yuca. Ingeniería Y Ciencia - Ing.Cienc., 2(4), 5-28. Recuperado de http://publicaciones.eafit.edu.co/index.php/ingciencia/article/view/457/1550

Martínez Hernández, N., Vásquez Escobar, M. (2009) Obtención y caracterización de un material polimérico a partir de la mezcla de polietileno de baja densidad y almidón de maíz. Ingeniería Y Ciencia - Ing.Cienc. Recuperado de: http://cdigital.uv.mx/handle/12345678/938

Sea Studios Foundation. Guía inteligente sobre plásticos. Recuperada de http://www-tc.pbs.org/strangedays/pdf/StrangeDaysSmartPlasticsGuideSpanish.pdf

Abril 21 2015


http://www-tc.pbs.org/strangedays/pdf/StrangeDaysSmartPlasticsGuideSpanish.pdf

http://www-tc.pbs.org/strangedays/pdf/StrangeDaysSmartPlasticsGuideSpanish.pdf

http://cdigital.uv.mx/handle/12345678/938

http://publicaciones.eafit.edu.co/index.php/ingciencia/article/view/457/1550

http://www.scielo.org.pe/scielo.php?pid=S1810-634X2011000400007&script=sci_arttext

http://www.scielo.org.pe/scielo.php?pid=S1810-634X2011000400007&script=sci_arttext

Education

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