¿Qué son los Bioplásticos o plásticos biodegradabes?

Seguramente, el público en algún momento de los últimos años habrá leído o escuchado hablar de los bioplásticos, y tanto como un aporte para su esclarecimiento, como para poder entender hacia donde se orienta en este tema el mercado internacional, es importante aclarar algunos conceptos básicos.

Se definen como bioplásticos a aquellos materiales fabricados a partir de recursos renovables (por ejemplo, almidón, celulosa, melazas, etc.) y también a los sintéticos fabricados a partir de petróleo que son biodegradables (por ejemplo, la policaprolactona). Esta clasificación incluye las mezclas de ambos tipos, tal como las de almidón y policaprolactona, ya comercializadas en el primer mundo.

La biodegradabilidad es la degradación de sustratos complejos por parte de microorganismos siguiendo vías metabólicas catalizadas por enzimas segregadas por estos últimos, para obtener sustancias sencillas, básicamente agua, dióxido de carbono y biomasa, fácilmente asimilables por el medio ambiente. La velocidad de la biodegradación depende de la flora microbiana, la temperatura, la humedad y la presencia de oxígeno. Los microorganismos no segregan enzimas capaces de romper las uniones químicas de las macromoléculas poliméricas que constituyen los plásticos sintéticos commodities más usados comúnmente (en su mayoría derivados del petróleo), como polietileno (PE), polipropileno (PP), policloruro de vinilo (PVC), polietilentereftalato (PET), poliamidas (PA), poliestireno (PS), poliuretanos (PU), etc., por lo que estos materiales, de gran uso en la vida moderna, no son biodegradables.

Si no son biodegradables: ¿por qué se siguen usando entonces?, es la pregunta tantas veces formulada. Con los bioplásticos ocurre que su uso cobra real importancia sólo cuando, con un adecuado análisis de ciclo de vida (life cycle analysis) favorable, se cierra el círculo desde las materias primas hasta la disposición final de los residuos orgánicos que encara una determinada comunidad, y su aprovechamiento en la generación de biomasa.

También existen materiales biodesintegrables , que son mezclas de bioplásticos con polímeros sintéticos no biodegradables, que por acción de los microorganismos se pueden desintegrar, convirtiéndose básicamente en agua y dióxido de carbono sólo las macromoléculas de bioplástico, mientras que las macromoléculas de alto peso molecular del polímero sintético permanecen intactas. Desde el punto de vista de la “contaminación”, se percibe que no son una mejora al problema, por dejar ese residuo sintético sin degradar.

Por otro lado, se define como “plástico compostable” a aquel que es biodegradable , generando básicamente dióxido de carbono, agua, y humus, a una velocidad similar a la de los materiales orgánicos sencillos (por ejemplo la celulosa) y que no deja residuos tóxicos ni visibles. Existe normativa en la Unión Europea, como la Norma EN 13432 en vigencia desde enero de 2005, entre otras, que permite certificar los plásticos compostables y los envases fabricados a partir de éstos, de forma tal que el consumidor pueda distinguirlos fácilmente. La certificación y el etiquetado de los bioplásticos como biodegradables / compostables, permitiría tratar estos materiales post-consumo junto con la fracción orgánica (restos de comida, poda, papeles) de los residuos sólidos urbanos en plantas de compostaje, obteniéndose un compost de alta calidad que puede ser usado en fruti-horticultura o jardinería, entre otras aplicaciones.

Las empresas internacionales fabricantes de materiales plásticos están orientando sus esfuerzos en investigación y desarrollo hacia materiales producidos a partir de recursos renovables como alternativa a los combustibles fósiles, y utilizando como modelo el ciclo del carbono que se da en la naturaleza. Si hasta ahora los esfuerzos empresariales en este ámbito se concentraban sobre todo en Europa, Japón y USA, han comenzado a surgir empresas muy activas también en Australia, Brasil, Canadá, China, Corea, India y Taiwán. Respecto a los años anteriores, el incremento de la capacidad productiva ha causado un gran crecimiento relativo de su aplicación en la industria del envasado.

En Europa, el consumo de bioplásticos en envases y embalajes alcanzó en el año 2003 las 40000 toneladas, duplicando el consumo de 2001. Los envases y embalajes ecológicos compostables pueden encontrarse hoy en numerosos supermercados de toda Europa. Algunas grandes cadenas comerciales de Francia, Gran Bretaña, Italia y Países Bajos han comenzado a utilizarlos principalmente para el envasado de productos frescos como frutas y verduras, y para productos de higiene personal. También se los utiliza en el agro.
El elevado precio, en comparación con los materiales plásticos sintéticos commodities no biodegradables, es una variable que paulatinamente se está modificando.

Debido a que durante el último año el precio de los plásticos sintéticos convencionales creció entre un 30 y un 80%, algunos bioplásticos ya han alcanzado competitividad en costos. Dado que en el año 2005 el azúcar y el almidón han sido materias primas más económicas que el petróleo, se piensa que optimizando los procesos de fabricación y mejorando la relación costo-producción, el futuro de los bioplásticos a largo plazo (20 a 30 años) sería promisorio*. Es por eso que muchas empresas han comenzado a invertir en la fabricación de estos materiales.

En el mercado actual, los expertos opinan que los bioplásticos tienen inserción en algunos nichos de mercado, pudiendo llegar a cubrir hasta un 10% del mercado total de aplicaciones en plásticos en Europa, que es de 40 millones de toneladas. De acuerdo con este potencial, el presupuesto para investigación, desarrollo y lanzamiento de productos con aprovechamiento de materias primas renovables se ha duplicado en Alemania en 2005, alcanzando la cifra de 54 millones de euros*.

El desarrollo del sector también es impulsado por el firme respaldo de la clase política en Europa. La normativa de envases y embalajes alemana incluyó a partir de mayo de 2005 un ítem especial para envases y embalajes “compostables certificados”. Dicha normativa, establece que durante la fase de lanzamiento los productos quedan exentos de la obligación de cuotas de recolección y reciclado. Se prevé así impulsar la utilización de los bioplásticos en ese país*.

La mayor parte de la materia prima para la producción de bioplásticos proviene de los residuos agrícolas. Para la obtención de almidón se utiliza maíz, otros cereales y papa, como por ejemplo en Países Bajos. Los carbohidratos de estas fuentes naturales, se utilizan para la producción de plásticos biodegradables como ser ácido poliláctico (PLA) y polihidroxialcanoatos (PHAs). También pueden obtenerse a partir de subproductos obtenidos en la elaboración de alimentos, como el suero de leche. Esta vía tecnológica permitiría reducir y aprovechar los residuos sólidos de la industria alimentaria, así como el compostaje haría otro tanto a nivel de los residuos sólidos urbanos.

Para mencionar algunos ejemplos de nuevas inversiones encaradas por grandes productores de materia prima cabe destacar:
· Toyota (Japón) construyó una planta piloto para la producción de PLA (1000 toneladas anuales).
· Hycail (Países Bajos) abrió una planta de 50000 toneladas anuales de PLA de capacidad instalada.
· En China, Tianan opera una planta de PHA.
· En Europa, Procter and Gamble Chemicals está planeando instalar una planta para productir PHA.

Aplicaciones de los bioplásticos

Entre las aplicaciones de bioplásticos más destacadas que se han presentado en las Ferias Kunststoffe 2004 e Interpack 2005, realizadas en Düsseldorf, Alemania, se pueden mencionar:

· films de PLA para envasar productos frescos: frutas y verduras, quesos y productos de panadería;
· bandejas termoformadas rígidas de PLA cristal con tapa, para productos de confitería, pastas frescas y otros productos frescos (ensaladas y ensaladas de fruta, etc.);
· botellas de PLA para agua mineral y productos lácteos;
· envases de PLA para CDs y componentes electrónicos;
· bandejas de PLA para dispositivos descartables de uso en medicina humana y diagnóstico;
· vajilla descartable de PLA (por ejemplo vasos descartables de dispensers de agua);
· bandejas de polímero sobre la base de almidón de maíz, solubles en agua, utilizadas para bombones de chocolate y galletitas;
· films biodegradables sobre la base de almidón, con macro y microperforaciones para permitir la respiración de frutas y vegetales envasados;
· films de celulosa modificada para envases de dulces, chocolates y productos de panadería;
· cintas adhesivas de celulosa modificada;
· bandejas fabricadas con Mater-Bi ® expandido (Novamont) -mezclas de almidón y polímeros sintéticos biodegradables- para productos frescos;
· films de Ecoflexâ (Basf) (poliésteres biodegradables) para bolsas de residuos orgánicos; films para uso en agricultura (plasticultura); envases de frutas, ensaladas, hortalizas frescas y productos congelados; se lo puede biorientar para obtener films stretch, similares a los usados en nuestros hogares para envolver alimentos); puede usarse también como recubrimiento de bandejas de celulosa o almidón; films de mezclas de Ecoflex ® con PLA y almidón, para envasado de alimentos con atmósfera modificada (MAP), etc.

Como se puede observar, el tema de los bioplásticos, en sus diversas facetas, tiene un gran potencial a futuro por su evidente aporte ecológico y aprovechamiento de recursos naturales renovables, lo que constituye sus principales fortalezas. Sin embargo, en el estado actual de la técnica, podrían ocupar nichos de mercado acotados debido, entre otras cosas, a su alto costo y a su baja resistencia a la acción de los microorganismos en aplicaciones a la intemperie y en productos de larga vida útil. Ello debe ser tenido en cuenta por las empresas en el momento del desarrollo de nuevos productos, y por las autoridades, para encarar legislaciones racionales referentes al manejo de los residuos sólidos urbanos, en función de las capacidades tecnológicas actuales y de la realidad socio-económica de cada comunidad.

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Fuente: http://www.inti.gov.ar/sabercomo/sc39/inti6.php

* “Bioplastics at the leading edge of change”. International Biodegradable Polymers Association & Working Groups (IBAW). Berlín, 30/01/06.

Autores: Lic. Gabriela Fernández, Ing. Alejandro Ariosti

Los Pañales desechables para bebés

Uno de los registros más antiguos que se conoce con respecto al uso de materiales para la cobertura higiénica es la piel de foca rellena con musgos o pastos, utilizada en el Antiguo Egipto. A partir de allí, la lista de elementos aplicados a lo largo de la historia es extensa y variada.

Durante los años 40, se usaban para los bebes telas rectangulares confeccionadas con algodón. En esa misma década, en Suecia, comenzaron a producirse los primeros modelos de pañales descartables: primero, fabricados en tela de algodón, luego se aplicaron multicapas de papel tissue recubiertas por una lámina plástica, pero las frecuentes fugas que se generaban pusieron en evidencia la necesidad de realizar más cambios en el diseño.

A principios de la década del 50, a pesar de que se plasmaron algunas modificaciones en el diseño, no se habían observado cambios sustanciales en cuanto a la elaboración de estos productos. Los mismos, seguían siendo considerados artículos de lujo y su uso estaba restringido para “ocasiones especiales” (principalmente durante los viajes).

Los 60´s marcaron el inicio de la fabricación a escala industrial con importantes adelantos: se reemplazaron las capas de papel por un colchón de fibras celulósicas (primero consistieron en fibras de algodón y luego se emplearon elementos fibrosos de diferentes maderas) y se incorporaron telas no tejidas, de buena calidad, en la capa de contacto con la piel.

En la década siguiente, la demanda progresiva a nivel mundial generó un importante incremento en la producción y las maquinarias utilizadas eran cada vez más complejas (algunas de ellas elaboraban 250 pañales por minuto). En este período, se redujo significativamente el espesor del pañal, proporcionando mayor adaptabilidad a los movimientos y disminuyendo el riesgo de fugas.

Luego, en los años 80, con el propósito de mejorar el ajuste se incorporaron cintas laterales de múltiples despegues, se redujo considerablemente el peso total del pañal y se introdujo el SAP (Polímero Súper Absorbente) que marcó un antes y un después, en cuanto al rendimiento, ya que implicó una notable evolución en la capacidad y la velocidad de retención de líquidos, disminuyendo los efectos adversos de pérdidas y roces. Los progresos continuaron con la aplicación de telas especiales, que mejoraron la “respirabilidad” del pañal y con diseños de barreras anatómicas.
En la actualidad, además de estos materiales, se suman los antimicrobianos, el aloe vera y las cintas fosforescentes, entre otros, con el objetivo de aportar valor a un producto que integra un segmento de mercado altamente competitivo.

El desafío futuro, en el campo de los pañales descartables, está relacionado esencialmente con dos aspectos: la inserción de los mismos en los sectores sociales de menores recursos (su utilización es muy limitada y en muchos casos desconocida), y la reducción del impacto ambiental, debido a que estos materiales desechables escasamente biodegradables constituyen un importante porcentaje del flujo de residuos en las zonas urbanas.

Los Polímeros superabsorbentes

Desde su introducción en el campo de los productos higiénicos descartables han sido considerados materiales prácticamente insustituibles, ya que poseen una capacidad de retención de la orina mucho mayor que su propio peso, y en relación con las fibras celulósicas presentan un poder absorbente promedio de unas 70 veces superior.

Los Polímeros hidrófilos y fibras de celulosa

Se trata de una familia de polímeros hidrófilos, de los cuales el más sencillo es el poliacrilato de sodio. En él, los grupos carboxilatos de sodio cuelgan de la cadena principal, y, en contacto con el agua, el sodio se desprende dejando iones carboxilo libres que por ser negativos se repelen. De esta manera, la cadena se desenrolla generando espacios para la absorción de grandes cantidades de moléculas de agua. Este hecho, sumado a los enlaces transversales débiles presentes en el polímero, ofrece como resultado una estructura tridimensional gelificada.
Además de su utilización en productos como los pañales descartables y toallas femeninas, son aplicables en la limpieza de residuos médicos hospitalarios, en la protección contra filtraciones de agua en diversas áreas de la industria, como aditivos en calderas, en agricultura, entre otras aplicaciones.

Ficha técnica del pañal

Los pañales descartables se fabrican a partir de máquinas que incorporan y ensamblan con extremada precisión cada uno de sus componentes:
- Pad absorbente , compuesto de pasta fluff que surge de fibras de maderas de coníferas, tratadas por pulpado químico blanqueado y luego pasadas por un molino que desmenuza la pulpa en seco. Esta pasta se mezcla con polímeros superabsorbentes.
- Cubierta de papel tissue (ubicada entre el pad y la cobertura no tejida), es un papel delgado, de bajo gramaje, que cumple la función de captar la orina y transferirla a todos los sectores del núcleo absorbente, evitando que el líquido se concentre sólo en la zona donde ocurre la micción.
- Cubierta de material no tejido , semipermeable, esta en contacto con la piel, con el objetivo de propiciar la transferencia de los líquidos hacia el interior y evitar el pasaje en sentido inverso.
- Cubierta impermeable plástica , la parte exterior que está en contacto con la indumentaria del bebé, cuya función principal es impedir el pasaje de desechos al exterior.

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Fuente: http://www.inti.gov.ar/sabercomo/sc30/inti4.php