Extracción de almidón a partir de la cáscara de plátano

Extracción de almidón a partir de la cáscara de plátano Transformar un residuo orgánico en un recurso local

Jezabel María Mejías Reyes

Arquitecta

Docente de Tecnología Textil Escuela de Arte Manolo Blahnik La Palma

ORCID iD: 0000-0002-4944-6308

1. Introducción

Canarias, desde comienzos del siglo XIX, es el mayor productor y exportador de plátanos de Europa. Según la Asociación de Organizaciones de Productores de Plátanos de Canarias (Asprocan), Canarias registró en 2020, más de 430.000 Toneladas (Tn) de producción de plátano, de los cuales el 90% es exportado a la Península. Las variedades más cultivadas son Lacatán, Gran Enana y Pequeña Enana, de tipo Cavendish, un subgrupo de cultivos de Musa acuminata.

La explotación del plátano, uno de los pilares fundamentales de la economía canaria, requiere, además de grandes cantidades de agua, ocupar grandes superficies de territorio del Archipiélago. En Tenerife, la más cultivada, la extensión del monocultivo de plataneras abarca más de 4000 hectáreas, correspondiente al 44% de la superficie de la isla. En La Palma, el cultivo alcanza el 33% de la superficie 1 .

En una publicación anual sobre la producción y comercialización del plátano de Canarias, Asprocan comparte la cantidad de producto que es destinado a la pica, como denƒominan en las islas al fruto descartado. El índice de rechazo puede variar entre un 8% y 20%. En 2020, alrededor de 10.000 Tn terminaron, en el mejor de los casos, en el sector ganadero y en bancos de alimentos, si no destruidos 2 . Esto se debe, en gran parte, a la sobreproducción, a las competencias de las importaciones y al fruto que no logra alcanzar los estándares de calidad exigidos para su venta y exportación.

Nos encontramos, pues, ante una problemática de la agricultura intensiva en Canarias que genera una considerable cantidad de residuo orgánico proveniente de un fruto que es retirado del mercado. Sin embargo, este “residuo”, los plátanos no aprovechables, contiene un alto grado de polisacáridos, componente esencial para la elaboración de polímeros biodegradables.

Durante el presente seminario, una de las líneas de trabajo ha sido la experimentación y creación de textiles de bioplásticos compuestos, en mayor medida, de recursos y residuos orgánicos locales. Existen numerosas investigaciones que verifican el alto rendimiento de la extracción de almidón proveniente del plátano3 . En este sentido, el almidón supone una alternativa de materia

1 Fuente: Instituto Canario de Estadística https://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/ ecoescuela/recursosdigitales/files/formidable/Cultivo-platanera.pdf 2 https://platanodecanarias.es/asprocan/cifras/ 3 Flores-Gorosquera, E., García-Suárez, F. J., Flores-Huicochea, E., Núñez-Santiago, M. C., González-Soto, R. A., & Bello-Pérez, L. A. (2004). Rendimiento del proceso de extracción de almidón a partir de frutos de plátano (Musa paradisiaca). Estudio en planta piloto. Acta Científica Venezolana, 55(1), 86-90.

prima local, con menor impacto medioambiental, a los plásticos derivados de hidrocarburos, presentando menor toxicidad y pudiendo ser degradados por el medioambiente.

La extracción de almidón pasa por un proceso de selección, lavado, pelado, secado, triturado y tamizado de las cáscaras de plátano verde o inmaduro. La harina obtenida es mezclada con agua y glicerina, y mediante un proceso bioquímico se obtiene un biopolímero. Con el almidón extraído durante el seminario se realizaron diversos prototipos de textiles de bioplásticos con multitud de propiedades: elásticos, plásticos, rígidos; que permitieron a los estudiantes, idear y generar diversidad de prototipos de moda y elementos artísticos.

2. Composición y propiedades del almidón

El almidón es el segundo polisacárido más abundante en la naturaleza y se puede encontrar en gran proporción en plantas como el maíz, la yuca, la papa, el plátano... donde es almacenado como carbohidratos en las semillas, frutas, tubérculos, raíces, hojas y tallos. A pesar de que el contenido de almidón en el fruto es mayor (aproximadamente 70-80% en base seca), en el seminario únicamente hemos utilizado la cáscara de plátano que puede contener hasta el 50% 4 .

La platanera, es una planta herbácea (y no un verdadero árbol con tronco) de la que brota el plátano, el cual está compuesto fundamentalmente por sacarosa (66%), además de glucosa y fructosa. La cáscara del plátano contiene principalmente celulosa, hemicelulosa y lignina, variando su composición dependiendo de la especie 5 .

Las propiedades físicas del almidón obtenido, tales como la resistencia mecánica, solubilidad y adhesividad, dependen de la variedad de plátano. El almidón contiene una mezcla de las macromoléculas amilosa (15% a 30%) y amilopectina (70% a 85%), la cual varía de una especie vegetal a otra y determina sus características. A mayor contenido de amilopectina (molécula más ramificada, soluble en agua) aumentan las propiedades adhesivas, mientras que la amilosa (molécula lineal, insoluble) aumenta la capacidad de gelatinización 6. A medida que el plátano va

4 Mazzeo, M.M., Alzate, G.A., & Marín M.M. (2008). Obtención de Almidón a partir de Residuos Postcosecha del Plátano Dominico Hartón (Musa Aab Simmonds). Vector, 3, 57-69 5 Monsalve, J.F., Medina de Pérez, V.I., & Ruiz Colorado, A.A. (2006). Producción de etanol a partir de la cáscara de banano y de almidón de yuca. Revista DYNA, 73(150), 21-27 6 Khoramnejadian, S., Zavareh, J.J., & Khoramnejadian S. (2011). Bio-based plastic a way for reduce municipal solid waste. 2011 International Conference on Green Buildings and Sustainable Cities. Procedia Engineering, 21, 489–495

madurando se produce el rompimiento del almidón en azúcares, por lo cual el plátano verde es más rico en almidón.

3. Materiales y procedimiento de extracción

La extracción manual del almidón durante el seminario se realizó mediante el método seco y se utilizaron los siguientes materiales y herramientas: 5 kg de cáscaras de plátano verde de la variedad Lacatán, 2 litros de naranja agria, cuchillo, planchas de metal, picador o batidora de brazo o de vaso, molino de café eléctrico y colador.

Después de una selección del tamaño de la materia prima, se lava con agua, pues al encontrarse al aire libre puede presentar suciedad superficial como lodo, hongos o residuos agrícolas (tierra, polvo) que no conviene que permanezcan. A continuación, se retira la cáscara del fruto con la ayuda de un cuchillo. Un paso fundamental en el proceso para evitar la oxidación y, por tanto, la coloración oscura de las cáscaras, es sumergirla durante unos segundos en el jugo de naranja agria (presenta un alto contenido en vitamina C) Posteriormente, se dejan secar al aire libre bajo la luz directa del sol por un tiempo aproximado de cuatro a cinco días, de tal manera que no queden unas cáscaras sobre otras para conseguir un deshidratado homogéneo de todas ellas.

Después de la operación de secado, las cáscaras, que habrán reducido considerablemente su tamaño al perder el agua que contenían, se someten a una trituración y molienda. La harina resultante es tamizada para conseguir una granulometría homogénea. No obstante, durante el seminario se realizaron bioplásticos con los diferentes tamaños de las partículas resultantes.

Finalmente, aunque el equipo de trabajo no lo llevó a cabo, es conveniente verificar la presencia de almidón dejando caer algunas gotas de yodo sobre el producto tamizado y observar si aparece algún tipo de coloración oscura (indicador positivo).

Una vez extraído el almidón en sus diferentes composiciones (harina y virutas), se procede a la fabricación de bioplástico. Esta pasa por tres fases: gelatinización, retrogradación y desestructuración 7 .

Durante la gelatinización, se mezcla agua fría con los gránulos de almidón. Estos absorben el agua y se inflan entre un 10-20%. A continuación, se aplica temperatura máxima de hasta 80ºC sin dejar de remover. Alrededor de los 15- 20 minutos, los gránulos se

7 De los Ángeles Rosales, B. A. (2016). Obtención de biopolímero plástico a partir del almidón de malanga (Colocasia esculenta), por el método de polimerización por condensación en el laboratorio 110 de la UNAN-Managua, Mayo–Abril 2016 (Doctoral dissertation, UNIVERSIDAD NACIONAL).

fragmentan ocupando los espacios vacíos y se transforman en una pasta aumentando la viscosidad.

Posteriormente, se deja enfriar, las moléculas de amilosa y amilopectina se asocian entre sí, reteniendo agua en los intersticios de los gránulos. En este proceso de retrogradación, la viscosidad sigue aumentando. La velocidad de enfriamiento depende de muchas variables en la composición química del almidón.

Hay que tener en cuenta que un bioplástico a base de almidón tiende a ser rígido y frágil. Para conseguir un producto final con propiedades termoplásticas (flexible y deformable) se debe aplicar trabajo mecánico bajo temperaturas elevadas (por encima de los 190ºC) añadiendo agua y otros elementos plastificantes y lubricantes como el glicerol (glicerina) para evitar el entrecruzamiento de las cadenas de almidón. A esta fase se le conoce como desestructuración, donde “los granos de almidón semicristalino se transforman en una matriz homogénea de polímero amorfo acompañado de la ruptura de los puentes de hidrógeno entre las moléculas (amilosa y amilopectina) de almidón” (De los Ángeles Rosales, 2016)

4. Conclusión

La importancia de la presente línea de trabajo radica en tres cuestiones que tienen que ver con la reducción del impacto medioambiental. Primero, aportar una alternativa puntual a una problemática local mediante el aprovechamiento del plátano producido en Canarias y rechazado en todos los mercados; segundo, elaborar textiles biodegradables en condiciones ambientales naturales a base de insumos locales; y tercero, la disminución del consumo de hidrocarburos y el deterioro de los recursos naturales en la fabricación de biopolímeros.

El proceso de extracción de almidón ha resultado ser un procedimiento sencillo y accesible que permitiría a toda persona individual generar sus propios productos de bioplásticos o biocompuestos incrementando la capacidad de autonomía, la resiliencia individual y por tanto, la sostenibilidad.

Un desafío a tener en cuenta con la presente propuesta sería el de no fomentar el monocultivo existente en Canarias relacionado con la producción desmedida e insostenible del plátano debido a las problemáticas causadas por el consumo hídrico necesario y el uso de agrotóxicos. Concienciar a la comunidad local de agricultores bajo los valores de la ecología y la biodiversidad para obtener producciones más respetuosas con el medioambiente.

Cabe mencionar algunas propuestas y mejoras para próximos experimentos y futuras investigaciones:

- Anotar la relación de peso entre la cantidad de plátano recolectado, las cáscaras de plátano frescas y deshidratadas y la harina resultante. - Aplicar ácido acético (vinagre) como modificador químico para mejorar el carácter hidrófilo del bioplástico. - Probar la extracción de almidón con el fruto. - Analizar la calidad y cantidad de almidón presente en las cáscaras y en el fruto. - Calcular el impacto energético e hidráulico que supone el proceso de extracción de almidón. - Comprobar la efectividad de la biodegradación de forma natural del bioplástico resultante.

Foto: Jezabel Mejías