Materiales Bioplásticos
En los últimos 50 años, la producción de polímeros ha aumentado más de 20 veces, superando ya los 300 millones de toneladas anuales (1).
Los plásticos son materiales importantes que contribuyen significativamente a la protección del medio ambiente. Cuando se comparan con alternativas en aplicaciones típicas, pueden:
- reducir los costos energéticos hasta en un 40%
- reducir los residuos en un 75 – 80%
- reducir las emisiones en un 70%
- reducir la contaminación del agua hasta en un 90% (2)
Sin embargo, debido a las preocupaciones recientes sobre el agotamiento de los recursos fósiles y la contaminación ambiental, se han realizado esfuerzos para reemplazar los plásticos convencionales a base de petróleo y gas con otros basados en hidrocarburos derivados de recursos renovables como la biomasa.
Además del petróleo crudo, el gas natural y el carbón, los plásticos pueden derivarse de fuentes naturales y renovables como la madera (celulosa), los aceites vegetales, el azúcar y el almidón y pueden definirse como plásticos «biológicos», «biopolímeros» o «bioplásticos».
Todos estos términos son ampliamente utilizados pero con cierta confusión. A menudo se usan colectivamente para describir dos conceptos diferentes al mismo tiempo. Los dos conceptos se pueden diferenciar a través de:
- la fuente de los materiales, es decir, basada en recursos renovables
- funcionalidad, ej. biodegradable y/o compostable
El uso duplicado de este término es una causa de preocupación, ya que puede ser la fuente de mala información y de confusión para el consumidor. Es importante, especialmente en lo que respecta a la etapa de fin de vida, diferenciar entre plásticos biodegradables y plásticos renovables durables o derivados de la biomasa.
Para evitar la ambigüedad, la BPF (British Plastics Federation) está interesada en evitar el uso del término biopolímero o bioplástico, excepto cuando sea necesario. Idealmente, deberían ser sustituidos por equivalentes más precisos e informativos:
Polímeros Bio-Basados Naturales
Estos polímeros son sintetizados por organismos vivos, esencialmente en la forma en que finalmente se utilizan. Ejemplos de polímeros de base natural y producidos naturalmente incluyen:
- Polisacáridos
- Celulosa / Almidón
- Proteínas
- Poli-hidroxialcanoatos bacterianos
Después de la extracción y purificación, es posible la explotación industrial directa.
Polímeros Bio-Basados Sintéticos
Polímeros cuyos monómeros provienen de recursos renovables pero que requieren una transformación química para la conversión en un polímero.
Muchos polímeros convencionales pueden, en principio, ser sintetizados a partir de materias primas renovables. Por ejemplo, el almidón de maíz puede hidrolizarse y utilizarse como materia prima de fermentación para la bio-conversión en ácido láctico a partir del cual se puede producir ácido poliláctico (PLA) mediante tratamiento químico. Aunque es de origen renovable el polímero no se puede considerar «natural» ya que se sintetiza dentro de una planta química.
Degradabilidad, Biodegradabilidad y Degradabilidad en Composta
Un plástico se puede describir como degradable cuando experimenta un cambio significativo en las propiedades iniciales debido a la ruptura química de las macromoléculas que forman una pieza de plástico, independientemente del mecanismo de ruptura de las cadenas, es decir, no hay ningún requisito para que los plásticos se degraden debido a la acción natural de microorganismos. Ejemplos de plásticos degradables son los oxo-degradables y fotodegradables que se descomponen cuando se exponen a oxígeno o luz y son principalmente están basados en aceites.
Biodegradabilidad
La biodegradabilidad puede describirse como «la degradación de una pieza plástica debido, al menos en parte, a fenómenos en las células. Como resultado de la acción de microorganismos, el material es transformado finalmente en agua, dióxido de carbono, biomasa y posiblemente metano».
La capacidad de un polímero para biodegradarse es independiente del origen de su materia prima. En su lugar, depende fuertemente de la estructura del polímero. Por ejemplo, aunque algunos plásticos bio-basados pueden ser biodegradables (por ejemplo, los polihidroxialcanoatos) otros no lo son (por ejemplo, polietileno derivado de la caña de azúcar).
Algunos polímeros se degradan en sólo unas pocas semanas, mientras que otros toman varios meses.
En comparación con los polímeros de uso común, los polímeros biodegradables son materiales con un nicho de mercado con aplicaciones enfocadas dentro de una amplia gama de sectores de mercado, incluyendo:
- Dispositivos médicos: ortopédicos, dentales, liberación de fármacos e ingeniería de tejidos
- Agricultura: láminas de mantillo, macetas y encapsulación de fertilizantes para liberación controlada
- Empaque: bolsas de transporte, bolsas de residuos y embalaje de alimentos y contenedores
Compostabilidad
Para que un plástico se considere compostable debe cumplir con los siguientes criterios:
Ser biodegradable; descomponerse en dióxido de carbono, agua y biomasa. El 90% de los materiales orgánicos se convierte en CO2 a los 6 meses.
Desintegrarse: Después de 3 meses en composta debe pasar a través de un tamiz de 2 mm, en donde no más del 10% de residuo debe permanecer
Eco-toxicidad: la biodegradación no produce ningún material tóxico y la composta puede apoyar el crecimiento de las plantas.
Por lo tanto, un plástico puede ser degradable pero no biodegradable o puede ser biodegradable pero no compostable (es decir, se descompone demasiado lento o deja residuos tóxicos).
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Fuentes:
(1) European Bioplastics
(2) British Plastics Federation
(3) Bioplastics, Encyclopedia of Polymer Science and Technology (Wiley)
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