Aprovechamiento de residuos de la semilla de aguacate para producir polímero termoformable y compostable

Abstract

Este proyecto de investigación se centra en el desarrollo y la optimización de las propiedades mecánicas de un biopolímero aprovechando el almidón que contiene la semilla de aguacate, un subproducto agroindustrial abundante en Colombia. La pepa y cascara de aguacate, que constituye aproximadamente el 41 del peso del fruto, representa un residuo significativo que al descomponerse contribuye a las emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, este residuo posee un alto potencial como materia prima para la producción de bioplásticos compostables ofreciendo una alternativa sostenible a los plásticos convencionales. Para lograr este objetivo se han explorado diversas estrategias de formulación. Se han incorporado plastificantes como glicerina, glicerol, etilenglicol y propilenglicol para mejorar la flexibilidad y la resistencia del material. Los resultados preliminares muestran que el glicerol destaca por su eficacia alcanzando valores de tensión de 2 a 11 Nmm2 y elongaciones entre el 20 % y el 47 %. Asimismo, se han empleado refuerzos naturales como yuca y maíz además de cascarilla de arroz para fortalecer la estructura del biopolímero. La modificación química del almidón mediante acetilación también ha sido implementada para optimizar sus propiedades hidrofóbicas y su estabilidad. Un factor determinante en la calidad del material ha sido el control del tamaño de partícula del almidón y la cantidad de agua en la formulación ya que ambos influyen directamente en la flexibilidad de las láminas poliméricas. Se ha comprobado que el tamaño de la partícula de la pepa de aguacate mejora la eficiencia del proceso El propósito final es obtener una lámina polimérica con características mecánicas idóneas para procesos de termoformado, acompañado de un análisis de biodegradabilidad en suelo para validar su viabilidad ambiental. Este enfoque busca no solo valorizar un residuo agroindustrial sino también reducir la huella de carbono y fomentar el desarrollo de materiales eco amigables alineándose con los principios de la economía circular y los objetivos de desarrollo sostenible.

This research project focuses on the development and optimization of the mechanical properties of a biopolymer by utilizing the starch found in avocado seeds, an agroindustrial byproduct that is abundant in Colombia. Avocado pits and skins, which account for approximately 41 of the fruit’s weight, constitute a significant amount of waste that contributes to greenhouse gas emissions as it decomposes. However, this waste has high potential as a raw material for the production of compostable bioplastics, offering a sustainable alternative to conventional plastics. To achieve this goal, various formulation strategies have been explored. Plasticizers such as glycerin, glycerol, ethylene glycol, and propylene glycol have been incorporated to improve the material’s flexibility and strength. Preliminary results show that glycerol stands out for its effectiveness, achieving tensile strengths ranging from 2 to 11 N/mm² and elongations between 20% and 47%. In addition, natural reinforcements such as cassava and corn, as well as rice husks, have been used to strengthen the biopolymer’s structure. Chemical modification of the starch through acetylation has also been implemented to optimize its hydrophobic properties and stability. A key factor in the quality of the material has been controlling the starch particle size and the amount of water in the formulation, as both directly influence the flexibility of the polymer films. It has been shown that the particle size of the avocado pit improves process efficiency The ultimate goal is to produce a polymer film with mechanical properties suitable for thermoforming processes, accompanied by a soil biodegradability analysis to validate its environmental viability. This approach aims not only to recover value from agro-industrial waste but also to reduce the carbon footprint and promote the development of eco-friendly materials, in line with the principles of the circular economy and the Sustainable Development Goals.