Bioplásticos: una alternativa para reducir costos y riesgos ecológicos
Bioplásticos: una alternativa para reducir costos y riesgos ecológicos
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Ante los retos ambientales y económicos que enfrentan las industrias globales, los bioplásticos son una alternativa para reducir costos y riesgos ecológicos, de acuerdo con Michael Thielen, editor en jefe de la revista Bioplastics Magazine.
Durante su participación en la Cumbre Latinoamericana de Innovación en Envases de Plástico 2017, realizada en Ciudad de México, el especialista explicó que hay dos grandes razones por las que se requiere el uso y desarrollo de bioplásticos.
En primer lugar por la gran incertidumbre en los precios del petróleo, pues desde 2008 ha habido volatilidad en el precio, y segundo, porque los contaminantes que emiten los productos derivados del petróleo, entre ellos los plásticos, se han convertido en un problema ambiental preocupante.
Ya que los plásticos son apenas del 4% al 7% del consumo global de petróleo crudo y que la sustitución potencial de plásticos con base de fuentes fósiles con bioplásticos es del 5% al 10%, y hoy tenemos solamente el 1,3%, me gustaría decir entonces que los bioplásticos no pueden salvar al mundo de la escasez de petróleo, pero con el precio que se espera a mediano o largo plazo hacia 100 o 120 dólares por barril, la industria del plástico y el empaque deberán tener una alternativa con recursos renovables y así también podemos contribuir a algo de manera positiva al efecto invernadero, dijo.
El total de la producción de bioplásticos el año pasado fue de 330 millones de toneladas, que representan solamente el 1,3% de la producción global de plásticos, y el segmento de mayor demanda para estos materiales es el de Empaques (flexibles y rígidos) con 39%. Según las previsiones, la capacidad de producción mundial de bioplásticos seguirá creciendo, en particular, los biobasados biodegradables, que actualmente son los que más producción tienen con 76.8% del total.
¿Qué son los bioplásticos?
Michael Thielen detalló que los bioplásticos son hechos con recursos renovables como almidón, aceites comestibles, celulosa o, incluso, los residuos agrícolas como hojas, pajas, o por ejemplo, el agua de papa pelada de la industria de las papas fritas, lo que se llama base biológica y estos bioplásticos pueden ser biodegradables o no.
Otra característica de los bioplásticos es que son biodegradables o compostables, según establecen las normas europea EN 13432, o la americana ASTM 6400, entre otras regulaciones. Esto quiere decir que estos plásticos biodegradables se pueden hacer con recursos renovables o no, aunque la mayoría de los bioplásticos tienen biobase.
El especialista comentó que los plásticos son compostables únicamente cuando son completamente asimilados por los microorganismos como una fuente de energía y convertidos en CO2, agua y biomasa, según lo establecen las normas mencionadas, por lo que los plásticos oxo-degradables no son bioplásticos, sino aditivos disponibles que aseguran convertir plásticos convencionales como el PE, PP o el PET en biodegradables.
En efecto, estos aditivos oxo-degradables bajo la influencia del calor y/o la luz conducen a una descomposición mecánica de los plásticos, pero las pequeñas partículas resultantes que no se ven ni se sienten no se biodegradan, es decir, no logran la asimilación completa a través de microorganismos ni se transforman en CO2, agua y biomasa. Estas micropartículas terminan en el ambiente, tal vez, incluso en los océanos, y eventualmente en nuestra comida, advirtió.
Entre los bioplásticos disponibles hoy en día están los de biobase y biodegradables/compostables. De estos el más importante en el mercado es el PLA, ácido poliláctico o poli-láctido. Este material se obtiene del almidón o cualquier otra fuente de azúcar u otro medio de fermentación: almidón-ácido láctico- láctido- poliláctido.
Otro es el PHA o polihidroxialcanoato. En esta familia está el PHA, PHB, entre otros, es una familia de poliésteres que son producidos por microorganismos que ‘comen’ los azúcares, el almidón o aceites comestibles, almacenan energía en su cuerpo en forma de un polímero, generando hasta un 80% de su peso corporal en polímero.
Existen también los bioplásticos que son biobasados y biodegradables basados en almidón, este último se compone de dos polímeros: amilosa y amilopectina, y puede ser modificado y transferido en un material plástico. Otros son los bioplásticos que están basados en celulosa, por ejemplo, en la celulosa que se hace con la madera y estamos hablando de celulosa éster, y hay otras.
Otro grupo es el de los plásticos que no tienen biobase, pero que son biodegradables o compostables, como el copoliéster alifático (PBAT), el PBS o el PBSA, un ejemplo es el EcoFlex de BASF. Entre los biobasados que no son biodegradables, está el PA 11, por ejemplo, conocido por muchos años y se hace de aceite de ricino; está el PAm4.10, el PA 6.10, donde el componente número 10 indica que se hace con aceite de ricino, de soya, por medio del ácido sebácico, esto es un biobasado parcialmente.
En el PA.5 10, el componente número 5 se hace de la glucosa por medio de 1.5 diamina-pentano, así que es un PA completamente biobasado y actualmente tenemos más poliamidas disponibles.
Otro ejemplo del mismo grupo que son biobasados, pero no biodegradables es el biopolietileno (Bio-PE), que se hace de la caña de azúcar en Brasil, hacen la caña de azúcar de ahí hacen el bioetanol, después se lleva al etileno y después al polietileno. El polipropileno es parecido, aún no está disponible en el mercado, pero ya lo han anunciado. También está el PET, que al menos parcialmente es biobasado con MEG de caña de azúcar.
Hoy en día, además, existe el grupo de las mezclas diseñadas a medida, por ejemplo, el PLA y el Copoliéster como el EcoFlex que se pueden mezclar y así se pueden obtener diferentes mezclas para diferentes aplicaciones, por ejemplo el Ecovio de BASF es una mezcla de PLB y PETT, o el Bioflex de FKuR que se puede utilizar para bolsas, estuches de cosméticos, etcétera.
Aplicaciones
Como comentó Michael Thielen, con todos estos bioplásticos disponibles en la actualidad, sus aplicaciones son muy variadas, pues tienen un amplio uso en agricultura, horticultura, en fabricación de CD’s, en textiles, en zapatería, por mencionar algunas áreas.
Sin embargo, la aplicación número uno está en el segmento de empaques: rígidos, termoformados, clamshells, bandejas termoformadas y bandejas de espuma. Le sigue el sector de las películas flexibles y las bolsas, ya que en el caso de las bolsas biodegradables se pueden recolectar y desechar junto con el desecho verde de la cocina.
CMuchos bioplásticos tienen baja barrera contra el agua, las compañías lo llaman ‘respirabilidad’ o ‘transpirabilidad’, y esto puede ser una ventaja, por ejemplo, el pan se mantiene crujiente por más tiempo, los alimentos se pueden vender dos días después, incluso y también genera ventajas económicas. Y también tiene la compostabilidad que puede ser una ventaja significativa, por ejemplo, los residuos y los empaques se pueden desechar juntos, señaló Thielen.
En el caso del PET, la PlantBottle de Coca-Cola es un ejemplo donde 70% de la materia prima sigue siendo petróleo y 30% es de glicol de monoetileno. De acuerdo con las previsiones presentadas por el especialista, la próxima generación del poliéster será el PEF, que comparado con el PET tiene una barrera de 10 veces más contra el oxígeno; la barrera contra agua también mejora dos veces; el Tg es de 12ºC más alto; la temperatura es -30º más bajo, y tiene un módulo 60% más alto, lo que significa que tiene paredes más delgadas y como característica extra es 100% de base biológica.
Otro desarrollo relativamente nuevo es el Ecozen que es un copoliéster con 15% de base biológica y la meta principal es reemplazar el policarbonato de las botellas rígidas por el contenido de Bisphenol A.
El especialista además presentó algunos hitos recientes en empaques con bioplásticos como el envase de la empresa de Corea Doill Ecotec. Ecotec es una botella moldeada por extrusión con un compuesto de WPC que es el polipropileno o polipropileno, que es 70% de madera para hacer una extrusión y hacer una botella de shampoo que ya está en el mercado.
Un ejemplo de la combinación de las películas de recubrimiento de barrera (de acetato de celulosa) es NatureFlexel, de Futamura, donde las películas ofrecen una estructura multicapa para obtener una mayor vida de anaquel para conservación de alimentos, ya que en muchos casos un solo bioplástico no puede satisfacer todos lo requerimientos de un empaque, entonces las láminas de varios bioplásticos sí pueden hacerlo de manera adecuada, cada capa contribuye a cierta tarea, un material a la fuerza, otro a la barrera, otro a la sellabilidad, la impresión, etcétera.
Este es un proyecto de investigación que se llama BIO4MAP, el MAP es un empaque modificado, que está hecho de PLA, PVOH como PLA que son diferentes capas y al final es un recubrimiento que se puede utilizar para empacar queso o pasta fresca, o incluso, otros productos que solían estar en empaque modificado.
A decir de Thielen, lo más avanzado de las aplicaciones son los pods de café o cápsulas de café, hechos de materiales compostables, y evitan el uso aluminio, y ya que el café es compostable, entonces por qué no compostarlo junto con la cápsula.
Un ejemplo de Estados Unidos es Pí¼rPod100, donde la tapa es una combinación de papel y otros materiales compostables, después tiene un anillo que está hecho de bioresinas de fuentes renovables y 20% es granza de café –piezas de la delgada cáscara del grano de café que se convertirán en desperdicio y todo está certificado para composta en EU y Canadá y contribuye a la recolección de desechos orgánicos, contribuye al compostaje y se utilizan los propios residuos.
Está la cápsula de Coppa, hecha de PLA; y también está Peeze, una compañía de Holanda, con cápsulas de café hechas de PLA (Corbion). Lavazza, una marca muy conocida, ha introducido cápsulas de café con base en un material de Novamont’s Materbi, donde nada se desecha, sino que todo vuelve a ser recurso para el medio ambiente. Otro ejemplo de material a base de almidón es el Bioplast 900, de la empresa Biotec, se usa en cápsulas de café también.
Las de Beanarella, es un producto suizo, las cápsulas están hechas de Ecovio de BASF, que es una mezcla de PLA y EcoFlex (PBAT) y este es el sistema completo de las cápsulas de café.
La empresa Newlight Technologies utiliza oxígeno del aire, carbono e hidrógeno del metano que es un gas de efecto invernadero y combinan estos átomos para hacer un material termoplástico de base PHA llamado AirCarbon que es de aproximadamente 40% de oxígeno del aire y 60% carbono e hidrógeno de metano y este es un gran enfoque y está en el mercado en un envase en la tienda The Body Shop.
Otro campo de ejemplos son las espumas de partículas. Estas son partículas de EPS (poliestireno expandido) y la compañía BioFoam ganó el Bioplastics Award 2014, con un empaque para helado que está hecho totalmente de PLA y totalmente biobasado, además de ser biodegradable.
Michael Thielen consideró que las posibilidades con bioplásticos para empaque son muchas sobre todo en un contexto de incertidumbre frente a los precios del petróleo y cuando hay una tendencia hacia regulaciones ambientales cada vez más exigentes respecto a los plásticos convencionales, de modo, que augura un crecimiento positivo de los bioplásticos y sus aplicaciones para los próximos años.
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