El desarrollo de plástico biodegradable a partir del cáñamo por estímulo microbiano

Contenido principal del artículo

Johanna Marcela Moscoso-Gama
María Camila Sanabria-Cuervo
Ana María Sánchez-Rubiano

Resumen

Actualmente varias industrias de diversa índole han apostado por el uso de Cannabis sativa con diferentes fines, en esta ocasión se resalta la capacidad que tiene la fibra del tallo de cáñamo en conjunto con la bacteria Ralstonia eutropha para la generación de plásticos biodegradables, aprovechando su potencial para la generación de PHB (Polihidroxibutirato). En este artículo de revisión se sustenta el análisis de fuentes como artículos científicos y trabajos de investigación relacionados con la manipulación artesanal e industrial de las fibras de cáñamo, así como también investigaciones previas con respecto a la producción de PHA por parte de la bacteria Ralstonia eutropha. La perspectiva es desarrollar una metodología con recursos de fácil acceso en Colombia. Los resultados arrojan que las investigaciones realizadas recientemente y la materia prima son un buen factor en cuanto economía, manejo y  progreso; adicionalmente diferentes estudios evidencian que la yuca se ha reconocido como una gran fuente de carbono que permite aumentar el potencial de producción de PHB por parte de la bacteria. Se concluye que su compostaje no requiera de terceros, solamente del ambiente gracias al poder que posee la Ralstonia eutropha de producir PHB, y que bajo condiciones de estrés fisiológico es capaz de degradarse completamente permitiendo disminuir el impacto de la descomposición del material en el medio ambiente, sin contaminaciones o microplásticos residuales.

Detalles del artículo

Cómo citar
Moscoso-Gama, J. M., Sanabria-Cuervo, M. C., & Sánchez-Rubiano, A. M. (2024). El desarrollo de plástico biodegradable a partir del cáñamo por estímulo microbiano. Revista Tecnología En Marcha, 37(2), Pág. 82–94. https://doi.org/10.18845/tm.v37i2.6712
Sección
Artículo científico

Citas

Perspectiva sobre el estudio “Breaking the plastic wave” LA SOLUCIÓN DE LA ECONOMÍA CIRCULAR A LA CONTAMINACIÓN DE PLÁSTICO. Ellen MacArthur foundation. [Internet]. 2020 [Consultado 05-05-2023]. Disponible en: https://archive.ellenmacarthurfoundation.org/assets/downloads/PEW-resumen-ejecutivo.pdf

Braking the plastic wave. A comprehensive assesment of path ways toward stopping ocean plastics pollution. SYSTEMIQ. [Internet]. 2020. [Consultado 05-03-2023]. Disponible en: https://www.systemiq.earth/wp-content/uploads/2020/07/BreakingThePlasticWave_ExecutiveSummary.pdf

Sumpter L. ¿Podría el plástico de cáñamo cambiar el mundo? [Internet] CANNA CONNECTION. 2020 [Consultado 05-05-2023]. Disponible en: https://www.cannaconnection.com/es/blog/18298-podria-plastico-canamo-cambiar-mundo#:~:text=En%20el%20entorno%20adecuado%2C%20los,hasta%20450%20a%C3%B1os%20en%20degradarse.

Fassio A, Rodriguez M y Caretta s. CÁÑAMO (Cannabis Sativa L). 1th edición. Uruguay. INIA; 2013. Disponible en: https://catalogo.latu.org.uy/opac_css/doc_num.php?explnum_id=2348

Lemos C y Cordoba A. Polihidroxialcanoatos (PHA) producidos por bacterias y su posible aplicación a nivel industrial. Informador Técnico (Colombia). [Internet]. 2015. [Consultado 10-04-2021]. 79(1). Disponible en: file:///C:/Users/ASUS/Downloads/Dialnet-Polihidroxialcanoatos PHAs Producidos PorBacteriasYSu-5290930.pdf

Brigham C. Perspectivas for the biotechnological production of biofuels from CO2 and H2 using Ralstonia eutropha an other ‘kallgas’ bacteria. Springsteen. [Internet]. 2019.[consultado 10-04-2021]

Li Z, Xin X, Xiong B, Zhao D, Zhang X, Bi C. Engineering the calvin - benson - básicamente cycle and hidrógeno utilization pathway of Ralstonia eutropha for improved autotrophic growth and Polyhydroxybutyrate production. BCM. [Internet].2020 [Consultado 01-02-2022]; 19(228).

Díaz A. Identificación y enriquecimiento de un consorcio bacteriano en aguas y lodos residuales de origen doméstico para producir biopolímero del tipo polihidroxialcanoatos PHA´s: Revisión documental. Universidad Colegio Mayor de Cundinamarca. [Internet]. 2021. [Consultado 05-03-2023]. Disponible en: https://repositorio.unicolmayor.edu.co/bitstream/handle/unicolmayor/5606/Identificaci%c3%b3n%20y%20enriquecimiento%20de%20un%20consorcio%20bacteriano%20en%20aguas%20y%20lodos%20residuales%20de%20origen%20dom%c3%a9stico%20para%20producir%20biopol%c3%admeros%20del%20tipo%20polihidroxialcanoatos%20PHA%e2%80%99s%20revisi%c3%b3.pdf?sequence=4&isAllowed=y

García D. Establecimiento de una estrategia para la producción de PHA de Ralstonia eutropha ATTC 17699. Universidad de Antioquia. [Internet]. 2023. [Consultado 05-05-2023]. Disponible en: https://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstream/10495/33677/1/Garc%c3%adaDavid_2023_Biopol%c3%admerosEstrategiaVinaza%20-%20.pdf

Alcaraz W, Acosta A y Villa A. Evaluación de la producción de polihidroxialcanoatos (PHAs) de aislado bacteriano, empleando hidrolizados de harina de yuca con sustrato alternativo. DYNA. [Internet]. 2018. [Consultado 01-02-2022]. Disponible en: https://media.proquest.com/media/hms/PFT/1/NIbC9?_s=njQT9dqD7LUzMjZLdY8OakpmZoU%3D

Vargas Y, Pasmiño J, Javier D. Revista polítécnica [internet].2021[consultado 15-06-2022]. 48(2). Disponible en: http://scielo.senescyt.gob.ec/pdf/rpolit/v48n2/2477-8990-rpolit-48-02-7.pdf

CONPES. Política de crecimiento verde. Departamento nacional de planeación. [Internet]. 2018. [Consultado 10-04-2021]. Disponible: página oficial del CONPES

Pertuz A., Benavides R. (2021). Alternativa verde: Bioplásticos elaborados con biopolímeros de origen renovable - revisión. Universidad Nacional Abierta y a Distancia. Vol. 2 Núm. 1 Disponible en: https://hemeroteca.unad.edu.co/index.php/wpecbti/article/view/4793/5184

E. Xanthopoulou et al, “Evaluation of Eco-Friendly Hemp-Fiber-Reinforced Recycled HDPE Composites,” Journal of Composites Science, vol. 7, (4), pp. 138, 2023. Available: https://ezproxy.unicolmayor.edu.co/login?url=https://www.proquest.com/scholarly-journals/evaluation-eco-friendly-hemp-fiber-reinforced/docview/2806541717/se-2. DOI: https://doi.org/10.3390/jcs7040138.

B. Farinon, R. Molinari, L. Costantini y N. Merendino, “La semilla de cáñamo industrial (Cannabis sativa L.): calidad nutricional y funcionalidad potencial para la salud y la nutrición humanas”, Nutrients , vol . 12, núm. 7, pág. 1935, junio de 2020, doi: 10.3390/nu12071935.

Musio S, Müssig J y Amaducci S (2018) Optimización de la producción de fibra de cáñamo para aplicaciones de compuestos de alto rendimiento. Frente. ciencia de las plantas 9:1702. doi: 10.3389/fpls.2018.01702

F. Iucolano, B. Liguori, P. Aprea, and D. Caputo, “Evaluation of bio-degummed hemp fibers as reinforcement in gypsum plaster,” vol. 138, pp. 149–156, 2018, doi: 10.1016/j.compositesb.2017.11.037. [Online]. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359836817322023

Y. Ren et al., “A new method for bio-degumming in less-water environment: Solid-state-fermentation progressive bio-degumming,” vol. 183, p. 114986, 2022, doi: 10.1016/j.indcrop.2022.114986.

Cheng, Lifeng & Duan, Shengwen & Feng, Xiangyuan & Zheng, Ke & Yang, Qi & Xu, Huan & Luo, Wei & Peng, Yuande. (2020). Ramie-degumming methodologies: A short review. Journal of Engineered Fibers and Fabrics. 15. 155892502094010. 10.1177/1558925020940105.

R. Abraham, C. Wong, and M. Puri, “Enrichment of Cellulosic Waste Hemp (Cannabis sativa) Hurd into Non-Toxic Microfibres,” Materials, vol. 9, no. 7, p. 562, Jul. 2016, doi: 10.3390/ma9070562. [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.3390/ma9070562

S. Behera, M. Priyadarshanee, Vandana, and S. Das, “Polyhydroxyalkanoates, the bioplastics of microbial origin: Properties, biochemical synthesis, and their applications,” vol. 294, p. 133723, 2022, doi: 10.1016/j.chemosphere.2022.133723.

Zhang, L., Jiang, Z., Tsui, T. H., Loh, K. C., Dai, Y., & Tong, Y. W. (2022). A Review on Enhancing Cupriavidus necator Fermentation for Poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) Production From Low-Cost Carbon Sources. Frontiers in bioengineering and biotechnology, 10, 946085. https://doi.org/10.3389/fbioe.2022.946085

Hamdy, S.M., Danial, A.W., Gad El-Rab, S.M.F. et al. Production and optimization of bioplastic (Polyhydroxybutyrate) from Bacillus cereus strain SH-02 using response surface methodology. BMC Microbiol 22, 183 (2022). https://doi.org/10.1186/s12866-022-02593-z

M. Narayanan, S. Kandasamy, S. Kumarasamy, K. Gnanavel, M. Ranganathan, and G. Kandasamy, “Screening of polyhydroxybutyrate producing indigenous bacteria from polluted lake soil,” vol. 6, no. 10, p. e05381, 2020, doi: 10.1016/j.heliyon.2020.e05381.

O. Y. Buitrago, P. J. Rodríguez, and M. J. Monroy, “Biodegradación Temprana en Suelo de Biocompuestos Elaborados con Poli-3-hidroxbutirato, Policaprolactona y Aserrín de Cannabis Indica-Rusia Blanca,” vol. 29, no. 6, pp. 103–112, 2018.

Touchaleaume, Francois & Tessier, Romain & Caillol, Sylvain & Hoppe, Sandrine & Angellier-Coussy, Hélène. (2019). Polyhydroxybutyrate/Hemp Biocomposite: Tuning Performances by Process and Compatibilization. Green Materials. 7. 1-10. 10.1680/jgrma.19.00005.

Acquavia, M. A., Pascale, R., Martelli, G., Bondoni, M., & Bianco, G. (2021). Natural Polymeric Materials: A Solution to Plastic Pollution from the Agro-Food Sector. Polymers, 13(1), 158. https://doi.org/10.3390/polym13010158

Mesa. C, (2023).Maquinas de Extrusión Tornillo Doble y Tornillo Sencillo. IMS, https://maquinariaparaplasticos.com/maquinas/maquinas-extrusion-tornillo-doble/

M. Hyvärinen, R. Jabeen, and T. Kärki, “The Modelling of Extrusion Processes for Polymers—A Review,” Polymers, vol. 12, no. 6, p. 1306, Jun. 2020, doi: 10.3390/polym12061306. [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.3390/polym12061306

(2023).What is plastic extrusion?. TWI, recuperado de: https://www.twi-global.com/technical-knowledge/faqs/plastic-extrusion#:~:text=Plastics%20extrusion%20is%20a%20normally,drops%20on%20a%20rotating%20screw.

McAdam, B., Brennan Fournet, M., McDonald, P., & Mojicevic, M. (2020). Production of Polyhydroxybutyrate (PHB) and Factors Impacting Its Chemical and Mechanical Characteristics. Polymers, 12(12), 2908. https://doi.org/10.3390/polym12122908

Ahmed, A. T. M. F., Islam, M. Z., Mahmud, M. S., Sarker, M. E., & Islam, M. R. (2022). Hemp as a potential raw material toward a sustainable world: A review. Heliyon, 8(1), e08753. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e08753