Contenedores biodegradables diseñados a partir de residuos urbanos, forestales y agroindustriales para el cultivo de plantas en vivero

Abstract

La elevada generación de residuos se transformó en un problema social, ambiental y económico. Ante esta realidad surgió la idea de recuperar y reutilizar una fracción de residuos sólidos urbanos, forestales y agroindustriales, como recursos fibrosos, renovables y sostenibles, para diseñar un producto de innovación. El trabajo de investigación propone determinar las condiciones óptimas para el diseño de contenedores biodegradables aptos para el cultivo de plantas. Se utilizaron como materias primas, fibras secundarias de papel de diario, papel de oficina y cartón corrugado, solas o en mezclas con aserrín de pino, aserrín de eucalipto o bagazo de caña de azúcar. Las combinaciones se establecieron a partir de un diseño experimental de mezcla de vértices extremos. Se evaluó la idoneidad de las materias primas a partir de: caracterización química, evaluación de dimensiones morfológicas, evaluación de efectos fitotóxicos, determinación de la cinética de biodegradación, evaluación de propiedades de drenabilidad, evaluación de propiedades estructurales y mecánicas, y evaluación de parámetros reológicos. Se optimizó el diseño experimental considerando como requerimientos técnicos valores máximos de resistencia, rigidez y permeabilidad. Se formaron los contenedores biodegradables, siguiendo el diseño optimizado, utilizando el proceso de moldeado de pulpas, con una matriz de forma piramidal truncada. Se determinaron las condiciones óptimas de moldeado y la cinética de secado de los contenedores formados. Luego se determinó la calidad de estos a través de propiedades estructurales y mecánicas, absorción de agua, retención de agua del conjunto contenedor-sustrato y aptitud en vivero. Los contenedores biodegradables resultan adecuados para cultivos a corto plazo; las plantas cultivadas son de calidad, con menor desarrollo que aquellas cultivadas en contenedores plásticos. Las composiciones con aserrín y bagazo no resultaron factibles en las condiciones ensayadas. Del estudio se concluye que la composición óptima corresponde a una mezcla de pulpas de papel de oficina y de cartón corrugado en proporción 50:50. Estos contenedores son rígidos, resistentes y permeables, con baja capacidad de absorción de agua, y buen comportamiento en vivero. En condiciones óptimas de producción, se obtuvieron contenedores biodegradables propicios tanto para el sector viverístico de la provincia de Misiones, como para el medio ambiente.

The high waste generation was turned a social, environmental and economic problem. Given this reality came the idea to recovering and reusing a fraction of urban solids, forestry and agro-industrial waste, as fibrous, renewable and sustainable resources, to design an innovation product. The research aims to determine the optimal conditions to design biodegradable containers suitable for growing plants. Secondary fibers of old newspaper, office waste paper and old corrugating containers, pure or in mixtures with pine sawdust, eucalyptus sawdust or sugarcane bagasse, were used as raw materials. The combinations were established from an experimental design of type mixture of extreme vertices. The suitability of the raw materials was evaluated by: chemical characterization, morphological dimensions evaluation, phytotoxic effects evaluation, biodegradation kinetics determination, drainage properties evaluation, structural and mechanical properties evaluation, and rheological parameters evaluation. The experimental design was optimized considering as technical requirements maximum values of strength, stiffness and permeability. The containers biodegradables were formed following the optimized design using the pulp molding process, with a truncated pyramidal matrix. The optimum molding conditions and the drying kinetics of the formed containers were determined. Then, the quality of these was determined through structural and mechanical properties, water absorption, water retention of the container-substrate set and nursery aptitude. The biodegradable containers are suitable for short-term crops; the cultivated plants are of quality, with less development than those cultivated in plastic containers. Compositions with sawdust and bagasse were not suitable under the conditions tested. From the study it is concluded that the optimal composition corresponds to a mixture of secondary fibers of office waste paper and old corrugating containers in proportion 50:50. These containers are stiff, strong and permeable, with low water absorption capacity, and good behavior in nursery. In optimal production conditions were obtained containers biodegradables propitious as for the nursery sector of the province of Misiones as for the environment.