Desarrollo y caracterización de biopelículas biodegradables a base de residuos agroindustriales como cáscara de chocho (LUPINUS MUTABILIS) y almidón de yuca (MANIHOT ESCULENTA)

Resumen

La contaminación ambiental generada por plásticos de un solo uso constituye un desafío global que impulsa el desarrollo de materiales biodegradables basados en recursos renovables. En este estudio se desarrollaron y caracterizaron biopelículas biodegradables mediante la técnica de casting, empleando harina de cáscara de chocho (Lupinus mutabilis) y almidón de yuca (Manihot esculenta), subproductos agroindustriales abundantes en Ecuador. Se aplicó un diseño experimental factorial con el objetivo de optimizar la formulación y evaluar la influencia de los componentes sobre las propiedades fisicoquímicas, mecánicas y de biodegradabilidad del material. Las biopelículas obtenidas presentaron espesores entre 0.15 y 0.43 mm, contenidos de humedad de 12.83–24.85% y solubilidades en agua comprendidas entre 21.94 y 48.66%. La permeabilidad al vapor de agua se situó en el orden de 10⁻⁷ g·mm/cm²·h·Pa, valores significativamente superiores a los del polietileno de baja densidad (LDPE) utilizado como control (3.15 × 10⁻¹² g·mm/cm²·h·Pa), reflejando la naturaleza hidrofílica de la matriz biopolimérica. Entre las formulaciones evaluadas, el tratamiento T3 evidenció el mejor compromiso entre propiedades, mostrando una menor permeabilidad al vapor de agua en comparación con las demás formulaciones. Desde el punto de vista mecánico, las biopelículas alcanzaron resistencias máximas a la tracción de hasta 6.02 N y deformaciones máximas de 3.99 mm, valores adecuados para aplicaciones que no requieren alta carga estructural. Los ensayos de integridad en simulantes alimentarios (agua destilada y aceite de oliva) demostraron una mayor estabilidad estructural y baja permeabilidad en medios grasos, mientras que en medio acuoso se observó una pérdida progresiva de integridad. Las pruebas de biodegradabilidad en suelo evidenciaron una degradación significativa del material en un periodo de 28 días. Con base en su comportamiento mecánico, estabilidad en medios lipídicos y rápida biodegradación, se propone el uso potencial de estas biopelículas como material biodegradable para separadores entre láminas de queso mozzarella. En conjunto, los resultados indican que, particularmente la formulación T3, estas biopelículas representan una alternativa técnica y ambientalmente viable a los plásticos convencionales, contribuyendo a la economía circular mediante la valorización de residuos agroindustriales y el desarrollo de materiales sostenibles de origen local.