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Agosto de 2011 Página 1 de 3

Biodegrabilidad ambiental en materiales plásticos: concepto, medición, uso y consecuencias

Ramani Narayan, Michigan State University*

Ramani Narayan expone la biodegradabilidad en los plásticos, su medición científica y el cuidado para sentenciar el nivel de degradabilidad de un producto.

¿Qué es biodegradabilidad [1-3]?
La biodegradabilidad es una opción de fin de vida que permite aprovechar el poder de microorganismos presentes en el entorno de disposición seleccionado para eliminar por completo del ambiente los productos de plástico diseñados para la biodegradabilidad, a través de la cadena alimenticia microbiana de manera oportuna, segura y eficaz.

Debido a que es una opción de fin de vida e involucra los microorganismos presentes en el entorno de disposición  seleccionado, se debe identificar claramente la "forma de disposición" cuando se habla o reporta la biodegradabilidad de un producto - por ejemplo, la biodegradabilidad en ambiente de compostaje (plástico compostable), biodegradabilidad en el ambiente del suelo, biodegradabilidad en condiciones anaerobias (en el entorno de digestores anaerobios o incluso un entorno de relleno sanitario), o de biodegradabilidad en el medio marino.

Reportar el tiempo para completar la biodegradación, o más específicamente el tiempo necesario para la asimilación microbiana completa del plástico en el entorno de disposición seleccionado, es un requisito esencial – de tal forma que afirmar que eventualmente se degradará  sobre la base de datos que muestran una biodegradabilidad inicial del 10-20% no es aceptable y sobre todo es engañoso, especialmente porque el porcentaje de biodegradación se nivela y alcanza una meseta después de una velocidad y un nivel de biodegradación iniciales - dibujar una línea punteada de extrapolación de la tasa de degradación inicial y valorar la biodegradación en 100% es científicamente insostenible, incluso en la química de la escuela secundaria.

Medición de la biodegradabilidad - la base científica
Los microorganismos utilizan sustratos de carbono para obtener energía química para sus procesos vitales. Los sustratos de carbono se convierten en "alimentos" que los microorganismos usan para sostenerse. Para que esto ocurra, el sustrato de carbono debe ser transportado dentro de la célula.

El peso molecular es un criterio importante pero no el único para el transporte a través de la membrana celular. Factores como el balance hidrofóbico-hidrofílico, características moleculares y estructurales también se regulan el transporte a través de la membrana celular. En condiciones aeróbicas, el carbono se oxida biológicamente a CO2 dentro de la célula, liberando energía que  se utiliza por los microorganismos para sus procesos vitales. Bajo condiciones anaeróbicas, se produce CO2 + CH4. Por lo tanto, una medida de la velocidad y la cantidad de CO2 o CO2 + CH4 producidos en función de la entrada total de carbono en el proceso es una medida directa de la cantidad de sustrato de carbono que está siendo utilizado por los microorganismos (porcentaje de biodegradación).

Esto es fundamental, biología básica y bioquímica que se enseña en clases de primer año y se puede encontrar en cualquier libro de texto de bioquímica. Esta es la base de diversos estándares nacionales (ASTM, EN, OCDE) e internacionales (ISO) para medir la biodegradabilidad o la utilización microbiana de los productos químicos y plásticos biodegradables.

Parece obvio y lógico de la lección de biología básica sobre que para hacer una afirmación de biodegradabilidad, todo lo que hay que hacer es lo siguiente: exponer el sustrato plástico de ensayo de como única fuente de carbono para los microorganismos presentes en el ambiente objetivo de disposición (como el compostaje, o en el suelo o la digestión anaeróbica o ambiente marino), y medir el CO2 (aeróbico) o CO2 + CH4 (anaeróbico) que se produce. Una medida de la producción de gas proporciona una medida directa del sustrato de carbono plástico que está siendo utilizado por los microorganismos presentes en el ambiente objetivo de disposición (% de biodegradación). Los métodos ASTM e ISO enseñan la forma de medir el porcentaje de biodegradabilidad en ambientes diferentes basados, nuevamente, en la bioquímica fundamental descrita anteriormente.

La extrapolación lineal o de cualquier otra forma para estos complejos sistemas biológicos no es aceptable y es engañosa porque no existe actualmente un sustento científico para un modelo de extrapolación – de hecho los datos de biodegradabilidad actuales para  formulaciones poliolefina + aditivos (oxo u otros aditivos) muestran el porcentaje biodegradación nivelándose y llegando a una meseta después de un cierto nivel inicial de biodegradación.

El mal uso de biodegradabilidad en el contexto del medio ambiente
Algunos estudios utilizan el término "biodegradable", para indicar que las muestras de PE se sometieron a un medio ambiente biótico (suelo, compost) como parte de su procedimiento experimental.

Acerca del autor

Ramani Narayan, Michigan State University*

Ramani Narayan, Michigan State University*

Profesor benemérito de la Michigan State University, Departamento de Ingeniería Química y Ciencia de los Materiales; Presidente del Comité de ASTM D20.96 sobre Plásticos ambientalmente degradables y productos biobasados; Presidente de ISO/TC61 (Plásticos) / SC 1 (Terminología) y experto en EE.UU. para TC61/SC5/WG22 sobre plásticos biodegradables; Coordinador de ISO/TC122 (embalaje) / SC 4 (Embalaje y Medio Ambiente) / WG 7 (Recuperación de Orgánicos).
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