Resumen:
Plastic pollution is one of the most critical environmental problems today. These materials, derived from fossil fuels, have a short lifespan, but remain in the environment for centuries. A sustainable alternative to mitigate this impact is the development of biodegradable plastics from natural polymers such as starch. This research focused on the development and evaluation of biodegradable films using the casting method, using a 22 factorial design that allowed obtaining four treatments with different concentrations of sugarcane bagasse cellulose and clinoptilolite zeolite. Key properties such as water solubility, water vapor permeability (WVP), moisture content, thickness, density and color were analyzed. The results showed that the incorporation of the reinforcements improved the functionality of the films by reducing their solubility and water vapor permeability. In addition, an increase in thickness and density was observed, while the colorimetry presented variations associated with the presence of the reinforcements. The films obtained complied with national and international regulations, registering a thickness of 0.22 mm (INEN 2635:2012), a solubility of 47.43% (ASTM D3132-84 and ISO 175:2011) and a WVP of 0.0033 g*mm/h*MPa (ASTM E96-24A and ISO 15106-6:2015), within acceptable limits. Given its superior performance, treatment 4 was selected for advanced characterization by XRD, XRF and FTIR, the results of which confirmed the structural and functional influence of cellulose and clinoptilolite zeolite. Finally, it was concluded that the addition of these reinforcements significantly improved the properties of the films, suggesting their potential application as a biodegradable material for food coatings.
Descripción:
La contaminación por plásticos es uno de los problemas ambientales más críticos de la actualidad, estos materiales, derivados de combustibles fósiles, tienen una vida útil corta, pero permanecen en el medio ambiente durante siglos. Una alternativa sostenible para mitigar este impacto es el desarrollo de plásticos biodegradables a partir de polímeros naturales como el almidón. La presente investigación se enfocó en la elaboración y evaluación de películas biodegradables mediante el método casting, utilizando un diseño factorial 2² que permitió obtener cuatro tratamientos con diferentes concentraciones de celulosa de bagazo de caña de azúcar y zeolita clinoptilolita. Se analizaron propiedades clave como solubilidad en agua, permeabilidad al vapor de agua (WVP), contenido de humedad, espesor, densidad y color. Los resultados evidenciaron que la incorporación de los refuerzos mejoró la funcionalidad de las películas al reducir su solubilidad y permeabilidad al vapor de agua. Además, se observó un aumento en el espesor y la densidad, mientras que la colorimetría presentó variaciones asociadas a la presencia de los refuerzos. Las películas obtenidas cumplieron con normativas nacionales e internacionales, registrando un espesor de 0.22 mm (INEN 2635:2012), una solubilidad del 47.43% (ASTM D3132-84 e ISO 175:2011) y una WVP de 0.0033 g·mm/h·MPa (ASTM E96-24A e ISO 15106-6:2015), dentro de los límites aceptables. Dado su desempeño superior, el tratamiento 4 fue seleccionado para una caracterización avanzada mediante DRX, FRX y FTIR, cuyos resultados confirmaron la influencia estructural y funcional de la celulosa y la zeolita clinoptilolita. Finalmente, se concluyó que la adición de estos refuerzos mejoró significativamente las propiedades de las películas, lo que sugiere su potencial aplicación como material biodegradable para recubrimientos alimentarios.
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