Estudiante de la UCR crea un biomaterial a base de cáscaras de maracuyá como alternativa sostenible para confeccionar empaques

Kevin Jiménez Molina, estudiante egresado de la Universidad de Costa Rica (UCR), elaboró un biomaterial a base de cáscaras de maracuyá, con el objetivo de brindar una alternativa sostenible para determinadas aplicaciones de empaque.

Esta iniciativa promueve el aprovechamiento de residuos agroindustriales e impulsa el desarrollo de materiales con un menor impacto ambiental.

Jiménez desarrolló esta propuesta en su Trabajo Final de Graduación (TFG) para optar por la Licenciatura en Ingeniería Agrícola y de Biosistemas de la UCR.

Él, junto con su equipo asesor, extrajo pectina de las cáscaras de maracuyá. La pectina es un compuesto natural que forma parte de las paredes celulares de frutas y otros vegetales. Tiene la capacidad de formar láminas cuando se combina con otros aditivos, como plastificantes y polímeros de refuerzo de origen natural.

A partir de esa mezcla, obtuvieron una lámina plástica, la cual fue analizada para evaluar sus propiedades, conocer sus posibles aplicaciones y comparar su desempeño frente al de otros materiales. 

Precisamente, el equipo asesor estuvo conformado por la Dra. Beatriz Mazón Villegas, docente e investigadora de la Escuela de Ingeniería en Biosistemas; la Lic. Juliana da Luz Castro, ingeniera química; y la M. Sc. Ileana Alfaro Álvarez, tecnóloga de alimentos.

El lector de este TFG fue el Dr. Felipe Orozco Gutiérrez, químico especializado en polímeros. Sus aportes se realizaron desde el Laboratorio Nacional de Nanotecnología (Lanotec) del Centro Nacional de Alta Tecnología (Cenat). Orozco colaboró en los análisis mediante técnicas de alta tecnología para conocer las propiedades del material. 

La siguiente fase de la investigación será evaluar cómo evolucionan las propiedades del material con el paso del tiempo y determinar qué otras tecnologías podrían incorporarse para mejorar su desempeño.  

El equipo planea continuar estudiando el material por medio de la capacidad instalada en la UCR y en el Lanotec. La meta es abordar e identificar varios aspectos, como el crecimiento de microorganismos. 
La ingeniera Da Luz señaló que el estudio generó una gran cantidad de información que permitirá mejorar progresivamente el material y, eventualmente, avanzar hacia la evaluación de su factibilidad para una producción a escala comercial.

Aplicaciones de baja o media exigencia

El grupo identificó las condiciones que favorecen la extracción de pectina de las cáscaras de maracuyá. Los mejores rendimientos de las condiciones estudiadas se obtuvieron trabajando con un pH de 2 (medio ácido) y tiempos de reacción de hasta 60 minutos. A partir de este punto, se identificaron las condiciones más severas que provocaron la degradación de la pectina y disminuyeron su recuperación. 

Luego, los investigadores evaluaron cómo las proporciones de pectina y almidón de yuca modificaban las características del biomaterial. Las formulaciones con mayores cantidades de ambos componentes produjeron láminas más rígidas y térmicamente estables, mientras que aquellas con menores proporciones fueron más flexibles. Como resultado, el estudio permitió establecer una primera formulación de la lámina del biomaterial.
 
Otro de los principales resultados fue identificar las posibles aplicaciones. Mazón detalló que el biomaterial podría tener usos de baja o media exigencia, es decir, que no requieran soportar mucho peso. 

Esta investigadora también indicó que se podría valorar si con este biomaterial es posible elaborar bolsas para empacar o para usar en un tratamiento poscosecha o en un recubrimiento para almacenar tomates cherri, con el objetivo de prolongar la vida útil de esos frutos. 

Por su parte, Jiménez añadió que podría ser utilizado, además, como separador en productos que no requieren una alta resistencia mecánica ni una larga vida útil. También destacó que el biomaterial podría ser usado especialmente en productos con ciclos de vida cortos, en los que la biodegradabilidad y el origen renovable del material sean una ventaja. Sin embargo, indicó que aún requieren seguir investigando para optimizar sus propiedades y ampliar sus posibles usos.   

El grupo investigador también observó que el desempeño del producto es competitivo entre el grupo de los biomateriales elaborados a partir de almidones. Jiménez explicó que, aunque todavía no alcanzan la resistencia mecánica de plásticos convencionales como el polipropileno (PP) o el polietileno (PE) (materiales que han sido optimizados durante décadas), estas láminas presentan propiedades comparables en términos de deformación y ofrecen la ventaja de ser biodegradables y provenir de un residuo agroindustrial.

Reconocer los residuos como un recurso aprovechable

Este proyecto se basa en el concepto de economía circular, porque busca dar una segunda vida a materiales que normalmente se consideran residuos.

Según Jiménez, el principal aporte de esta investigación es demostrar que los residuos cotidianos pueden convertirse en una materia prima con valor. Esto contribuye a pasar de ver los residuos como un desecho a reconocerlos como un recurso aprovechable.

El ingeniero agregó que existe un beneficio para el sector productivo nacional, ya que Costa Rica cuenta con una importante actividad agroindustrial que genera grandes cantidades de residuos vegetales.   

Jiménez considera que, si estos materiales se valorizan mediante nuevas tecnologías, pueden convertirse en una fuente de materias primas para productos con mayor valor agregado, lo cual podría impulsar modelos de producción más sostenibles.  

Mazón y Da Luz coinciden en que, a futuro, podrían establecerse alianzas con el sector agroindustrial. Por ejemplo, el Centro Nacional de Abastecimiento y Distribución de Alimentos (Cenada) donó una parte del maracuyá que se utilizó en el estudio. Se trató de un producto que ya no cumplía con los estándares requeridos para su comercialización. El resto de los frutos empleados en la investigación fue adquirido por Jiménez.
 
Mazón señaló finalmente que, en proyectos anteriores, varias empresas le han donado cáscaras de frutas para sus investigaciones. Además, destacó que Costa Rica cuenta con diversas empresas dedicadas a la producción de mermeladas y pulpas de maracuyá y otras frutas, lo cual representa una gran oportunidad para obtener esta materia prima.