Biodegradación anaerobia de una película flexible y una bandeja semirrígida basadas en almidón de yuca (Manihot esculenta sp)

Abstract

Debido a su alta biodegradabilidad, bajo costo y amplia disponibilidad, el almidón se ha postulado como una alternativa potencial para la elaboración de plásticos bio-basados, los cuales pueden ser degradados al final de su vida útil junto con la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos en plantas de digestión anaerobia. En este trabajo se evaluó el porcentaje de biodegradación anaerobia de un plástico flexible elaborado por extrusión de almidón de yuca y ácido poliláctico, así como de una bandeja moldeada por compresión fabricada a partir de harina de yuca y fibra de fique, siguiendo las pautas de la norma ISO 13975:2012. Inicialmente se obtuvo un inóculo metanogénico bajo condiciones termófilas (55 °C) a partir de residuos sólidos urbanos y estiércol bovino, el cual fue monitoreado mediante las variables de pH, acidez, alcalinidad y concentración de metano. Posteriormente se determinó la biodegradabilidad midiendo el carbono mineralizado (como CO2 y CH4). Para el montaje de biodegradación se utilizaron 6 reactores y se cargaron por duplicado con inóculo más las muestras de ensayo (película flexible y bandeja) y celulosa (como referencia positiva), además de 2 blancos (reactores solamente con inóculo). El pH, la acidez, la alcalinidad parcial y la concentración final de metano en el inóculo fueron de 7,92, 0,75 g AcH+/kg, 4,97 g CaCO3/kg y 55% respectivamente. Los porcentajes de biodegradación obtenidos tras 31 días de digestión para la celulosa, la película flexible y la bandeja semirrígida fueron de 79,6%, 64,8% y 54,5% respectivamente. El nivel de biodegradación de la celulosa al final del ensayo, además del pH, la acidez, la alcalinidad y la proporción de metano logrado, confirman la actividad metanogénica del inóculo. Los porcentajes de biodegradación alcanzados por las muestras de ensayo junto con una concentración de metano generado por encima del 50% exhiben la viabilidad de la película flexible y la bandeja para ser biodegradadas anaeróbicamente bajo condiciones termofílicas y con bajo contenido de sólidos según los criterios establecidos en la norma EN 13432.

Due to its high biodegradability, low cost and wide availability, starch has been postulated as a potential alternative for the production of bio-based plastics, which can be degraded at the end of their useful life together with the organic fraction of municipal solid waste in anaerobic digestion plants. This work evaluated the percentage of anaerobic biodegradation of a flexible plastic made by extrusion of Cassava starch and polylactic acid, as well as a compression molded tray made from Cassava flour and fique's fiber, following the guidelines Of ISO 13975: 2012 standard. Initially a methanogenic inoculum was obtained under thermophilic conditions (55 °C) from urban solid waste and bovine manure, which was monitored by pH, acidity, alkalinity and methane concentration variables. Subsequently the biodegradability was determined by measuring the mineralized carbon (as CO2 and CH4). For the assembly of the biodegradation test, 6 reactors were used which were loaded in duplicate with inoculum and test samples (flexible film and tray) and cellulose (positive reference), also 2 blanks were used (reactors with inoculum only). The pH, acidity, partial alkalinity and final concentration of methane in the inoculum were 7.92, 0.75 g AcH + / kg, 4.97 g CaCO3 / kg and 55% respectively. The percentages of biodegradation obtained after 31 days of digestion for cellulose, flexible film and semi-rigid tray were 79.6%, 64.8% and 54.5% respectively. The level of cellulose biodegradation at the end of the test, in addition pH, acidity, alkalinity and methane concentration achieved confirm the methanogenic activity of the inoculum. The percentages of biodegradation achieved by the test samples together with a methane concentration generated above 50% exhibit the viability of the flexible film and the tray to be biodegraded anaerobically under thermophilic and low solids conditions according the specification standard EN 13432.