02 nuevo s bio plastic os
TRANSCRIPT
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 1 -
Bioplásticos: nuevas tecnologías en el envasado de alimentos
La incorporación de la mujer a
la vida laboral, el
envejecimiento de la
población, la preocupación
medio-ambiental y el
agotamiento del petroleo son
los principales factores que
se encuentran detrás de una
auténtica revolución en el
envasado de alimentos: los
bioplásticos, los nuevos
materiales en los que se
confía para solucionar gran
parte de los problemas
actuales.
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 2 -
UNIÓN EUROPEA Fondo Social Europeo
Sobre este informe
Este estudio ha sido posible realizarlo
gracias al Programa de Búsqueda y
Difusión de Tecnologías del Centro de
Difusión Tecnológica de la Asociación de
Empresarios del Henares, dentro del
Programa de Actividades en Red 2006.
El programa está cofinanciado por la
consejería de Economía e Innovación
Tecnológica de la Comunidad de Madrid y
el Fondo Social Europeo, y se ejecuta en
virtud de la Orden 729/2006 de 28 de Abril
de la Consejería de Economía e Innovación
Tecnológica.
Dirección Técnica
invenia
Más información
Elaboración del informe
Santiago Baos ([email protected]) Invenia Avda. Abrantes, 16 28025-Madrid Tel. +0034 915695591 www.invenia.es
Supervisión del programa
Belén Lanuza ([email protected]) Responsable del Área de Innovación y Transferencia de Tecnología de AEDHE Avda. Juan Carlos I, 13 28806-Alcalá de Henares (Madrid) Tel. +0034 918895061 www.aedhe.org/aedhe:innova
Ejecución de programas del Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE
Javier Cuervo ([email protected]) CDT AEDHE C/Rioja, s/n – Centro de Empresas 28820-Coslada (Madrid) Tel. +0034 918895061 www.cdtvirtual.com
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 3 -
“Los Químicos e Ingenieros
Químicos se han de enfrentar
al reto de desarrollar nuevas
tecnologías para la
conversión de la biomasa en
productos químicos.”
La generación mundial de biomasa vegetal
se ha estimado en 2.000 millones de
toneladas anuales, cifra del mismo orden de
magnitud que la producción mundial anual
de petróleo en 1997 (4.000 millones de
toneladas). El objetivo es utilizar la biomasa,
materia prima que se renueva
indefinidamente mediante procesos
naturales, para la obtención a gran escala
de productos químicos y energía.
Sin embargo, la biomasa generada
espontáneamente se encuentra muy
dispersa, es decir poco concentrada, por lo
que los costes de recolección y transporte
resultan muy elevados, lo que en la
actualidad limita sustancialmente su
aprovechamiento como materia prima para
la obtención productos químicos o de
energía.
A lo largo de los últimos años se han
empezado a utilizar los términos de Cultivo
Energético o Granja Energética, y de
Biorrefinería que a partir de diferentes
componentes de las plantas (aceites,
extractos, celulosa, lignina, etc.) para
obtener materias primas para la Industría
Química.
Así pues, los Químicos e Ingenieros
Químicos se han de enfrentar al reto de
desarrollar nuevas tecnologías para la
conversión de la biomasa en productos
químicos y combustibles, como ya tuvieron
que hacerlo a principios del siglo pasado,
cuando se pasó de la era del carbón a la
era del petróleo.
Situación de partida Los materiales plásticos son la base de la
mayoría de los productos de consumo
habituales. Una vez que dejan de ser útiles,
estos materiales se convierten en residuos
permanentes difíciles de eliminar del medio
ambiente. Al no ser biodegradables,
acaban amontonándose en los vertederos,
puesto que La capacidad de reciclaje es
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 4 -
todavía bastante reducida. Además, los
plásticos se producen a partir de
combustibles fósiles, una fuente de energía
contaminante, causante de las emisiones de
gases de efecto invernadero, y no renovable
ya que en pocos años sus reservas se
habrán agotado.
Por otra parte la incorporación de la mujer a
la vida laboral explica numerosos factores
como son el menor tiempo dedicado a
cocinar, la disponibilidad de una mayor
renta familiar, que hace posible acceder a
productos de mayor valor añadido. La
mayor movilidad laboral existente hace que
tanto él como ella se vean obligados a
comer fuera del hogar, por lo que es de
esperar, dada la creciente tendencia de la
restauración hacia la subcontratación de
parte de sus etapas de incremento de valor,
un aumento en el consumo de platos
precocinados o alimentos con cierto nivel de
pre-elaboración.
El envejecimiento de la población, con
mayores dificultades para efectuar
desplazamientos, o cocinar, supone el
desarrollo de nuevos servicios para la
atención a este colectivo que demandarán
envases.
Biorrefinerías
Se emplea para denominar a refinerías basadas en la utilización
de aceites y azúcares como materiales intermedios, los Ingenieros
han empezado a desarrollar nuevas tecnologías para sintetizar
nuevos plásticos y fibras sintéticas a partir de los azúcares
contenidos en las plantas, como es el caso del poliéster Sorona
(polimetilentereftalato) recientemente desarrollado por Dupont (
http://www.dupont.com; Stevens, 2002) o del ácido poliláctico y
sus derivados, que se pueden obtener por polimerización del ácido
láctico, resultante de la fermentación de la dextrosa contenida en
el maíz utilizando microorganismos del género Lactobacillus. Las
propiedades de los plásticos derivados del ácido poliláctico, que
pueden variarse mediante la incorporación de otros monómeros,
permitirán su utilización en sustitución de plásticos convencionales
obtenidos del petróleo como el poliestireno y el polietilentereftalato
(Lundt, 1998).
La disminución del tamaño de las unidades
familiares, la diferencia de horarios
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 5 -
laborales de las parejas y el poco tiempo
disponible junto al desarrollo de Internet y
su implantación en los hogares, favorecedor
de la compra on line, significarán un
aumento importante de servicios de entrega
a domicilio correlativamente con una mayor
demanda de formatos pequeños.
Nuevas fórmulas de distribución como el
vending, en creciente estado de desarrollo,
y las nuevas perspectivas de aplicación de
dicha fórmula a todo tipo de productos,
demandan más y más envases.
Por otra parte la conciencia social acerca de
los problemas medioambientales, que se
traduce en una mayor exigencia de
información sobre la gestión del envase
como residuo, predispone al gran público a
aceptar de buen grado aquellos materiales
que signifiquen una menor agresión
medioambiental, lo que inclinará sus
preferencias por aquellos que, incluyendo
los envases, causen los efectos menos
negativos.
Es de esperar que los desarrollos
legislativos en los distintos países vayan en
línea con los aspectos comentados.
Según datos del Instituto Tecnológico del
Plástico (Aimplas), en España se consumen
cerca de 5 millones de toneladas de plástico
anuales, de las que sólo se consiguen
reciclar aproximadamente 700.000
toneladas, una cifra muy alejada de cubrir la
totalidad de los desechos que se
amontonan en los vertederos.
Necesidades tecnológicas inmediatas en el envasado de alimentos
* Sustitución de materiales tradicionales por
nuevas alternativas para la fabricación de
envases (films complejos barrera y
materiales plásticos (policarbonatos) con
propiedades similares al cristal).
* Desarrollo de envases flexibles con
prestaciones mejoradas en materia de
propiedades barrera, capacidad de
soldadura, salubridad y valor
medioambiental.
* Diseño de un envase activo específico
para alimentos perecederos con actividad
bacterioestática.
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 6 -
* Nuevos envases que incluyan sensores
tiempo-temperatura como indicadores de la
vida útil de producto.
* Diseño de nuevos sistemas de apertura
fácil para envases metálicos y sustitución de
los tapones por nuevos métodos de cierre.
Evolución de los materiales utilizados
El envasado en alimentación está
encabezado por los envases flexibles
(mayoritariamente plástico), los cuales en el
2002 representaron un volumen del 42%
debido al incremento en la demanda de
dulces, panadería envasada, productos
lácteos y alimentos refrigerados.
El segundo sector mayoritario es el de los
envases de plástico rígido con un 24,4%,
debido al crecimiento del consumo de los
postres refrigerados, de los yogures
(plástico de pared delgada) y de los yogures
líquidos (PEAD rígido blanco).
Los tetrabriks, aunque van perdiendo
mercado junto con las botellas de PEAD, se
mantienen en el tercer puesto con casi un
11%. Los productos que más lo emplean
son la leche UHT/larga duración, las
bebidas alcohólicas y no alcohólicas, y
productos que antes no se envasaban en
este material como aceite, sopas y
mayonesas.
El metal se utiliza en el sector alimentario
con un 9,1%, en los sectores de latas de
comida, bebidas carbonatadas y cervezas.
El vidrio es el quinto sector en España, con
un 6,3% del mercado en volumen,
resultando el material más utilizado en los
envases de bebidas alcohólicas.
Estrategias en el diseño de envases
“Universal Design”: diseño de productos
fácilmente utilizables para la mayoría de la
población (gente mayor, niños, y personas
con incapacidades motoras y sensoriales),
sin necesidad de adaptar los productos o
hacer diseños especializados, ha hecho
aumentar la demanda de envases fáciles de
utilizar.
Diseño de reducción en peso y prevención
de residuos. La Ley 11/1997 (en revisión)
establecía los principios de acción en
minimización y prevención en origen de los
residuos de envases e introduce la
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 7 -
obligación de elaborar Planes
Empresariales de Prevención (PEP) de
residuos de envases.
“Los PEP han servido para
reducir durante el periodo
1990-2002 en peso el 10%
de los envases puestos en el
mercado.”
Un envasado respetuoso con el Medio Ambiente Cobra una significativa importancia el
envasado respetuoso con el Medio
Ambiente, persiguiendo la innovación en el
uso de materiales de envase con bajo
impacto ambiental que pasan por el uso de
materiales reciclados en el embalaje
(cartón, por ejemplo), la utilización de
monomateriales que faciliten el reciclaje o el
uso de bioplásticos (plástico de ácido
poliláctico, por ejemplo)
En Estados Unidos y Alemania se ha
detectado una tendencia creciente en el uso
del poliláctido (PLA), un material derivado
del maíz (conocido como plástico natural
por tener el mismo proceso de fabricación
que los plásticos).
Gestión de residuos de envases
La nueva Directiva 2004/12/CE, relativa a
los envases y a los residuos de envases
marca unos objetivos de valorización y
reciclaje de envases para el año 2008 muy
superiores a los anteriores.
Incremento de costes operativos de gestión
Unos objetivos de valorización más
ambiciosos en materia de gestión de
residuos de envases implican un incremento
de los costes operativos tanto en materia de
transporte y recogida (más volumen y más
personal), como de administración y de
campañas de información y concienciación
a los consumidores.
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 8 -
Este incremento de costes operativos de
gestión provocará un aumento de la tasa
Punto Verde que los envasadores pagan en
concepto de gestión del residuo del envase
que ellos incorporan al mercado. Este
aumento se trasladará ineludiblemente al
precio del producto que el consumidor
deberá pagar.
Introducción de nuevos sistemas de gestión de los residuos de envases: Sistemas de Devolución y Retorno (SDDR) obligatorios
Los SDDR se caracterizan por el cobro de
una cantidad individualizada por cada
envase que sea objeto de transacción. Una
vez devuelto el envase se retorna la misma
cantidad cobrada anteriormente. Por tanto,
el objetivo del SDDR es incentivar
económicamente al consumidor a retornar
el envase para facilitar así su reutilización o
reciclaje.
Históricamente, esta alternativa de gestión
ha sido muy utilizada para gestionar los
envases reutilizables. En España, existe el
canal HORECA que gestiona por ejemplo el
74% de las ventas de cervezas mediante
envases reutilizables.
“ Los bioplásticos a base de
maíz vienen fabricándose
desde hace tiempo en
Estados Unidos, como es el
caso del PHA de Archer
Daniel Midland, el PLA de
Cargill Dow y el Sorona de
DuPont. “
Varios países europeos (p.ej: Alemania,
Dinamarca o Suecia) están introduciendo la
obligatoriedad de los SDDR para ciertos
flujos de envases no reutilizables.
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 9 -
En España, en el marco de la Ley 11/1997
de envases y residuos de envases y de la
normativa que la desarrolla (R. D. 782/1998
y Orden de 27 de abril 1998), el Sistema de
Devolución y Retorno es un sistema
voluntario al que pueden adherirse los
envasadores y los comerciantes de
productos envasados para la gestión de los
envases reutilizables y no reutilizables
Los envasadores estarían obligados a
aceptar la devolución y retorno de los
envases de aquellos productos puestos por
ellos en el mercado
Los comerciantes de productos envasados
estarían obligados a aceptar la devolución y
retorno de los envases que ellos hubieran
distribuido
La posible implantación de un SDDR en
España, para determinados formatos y tipos
de envases, podría comportar las siguientes
incidencias:
Cambios en los formatos de
envasado
Cambios en los materiales de
envasado
Cambios en el precio de los
productos con envases sujetos a
SDDR, si bien este dinero es
retornado cuando el envase se
devuelve al comercio.
Cambios en las preferencias del
consumidor.
Todo esto ha hecho necesaria la búsqueda
de materiales alternativos como son los
bioplásticos, con propiedades mecánicas
equivalentes a los plásticos convencionales,
pero menos contaminantes, cuya
producción sea compatible con un
desarrollo de tipo sostenible.
Normativas En 1.991, entra en vigor en Alemania el
“Decreto Töpfer” cuyo fin es el de eliminar
los residuos sólidos producidos por los
envases, y que afecta a todo tipo de
envases sea cual fuere su destino. Unos
meses más tarde mediante el “Decreto
Lalonde”, se crea en Francia un sistema de
gestión de residuos de envases domésticos,
para posteriormente ampliarse al resto de
los envases. Le siguen países como
Bélgica, Holanda, Dinamarca, Austria, cada
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 10 -
uno con sus propias normativas nacionales.
Como consecuencia de ello, la Comisión
Europea tomó la determinación de elaborar
un proyecto de Directiva para así armonizar
todas las legislaciones nacionales que
sobre esta materia se fueron decretando.
El 31 de diciembre de 1.994 se publica en el
D.O.C.E. la Directiva 94/62/CE de Envases
y Residuos de Envases, con el fin de que
los Estados miembros la incorporen a sus
ordenamientos jurídicos internos. La
Directiva 94/62, pretende establecer
medidasencaminadas a la prevención de la
producción de envases, a su reutilización,
reciclaje y otras formas de valorización.
En 1.997 se aprueba en España la Ley
11/1.997, de 24 de Abril, sobre envases y
residuos de envases, que transpone la
Directiva 94/62/CE, de 20 de Diciembre de
1.994, sobre envases y residuos de
envases. En ella se promueve la reducción
de la producción de envases, la
reutilización, el reciclaje y otros sistemas de
valorización de envases con elfin de
disminuir la eliminación final de éstos. De
acuerdo con la Directiva y la Ley, el reciclaje
incluye el reciclaje orgánico, bien sea a
través de tratamientos aerobios
(compostaje) o tratamientos anaerobios
(biometanización).
La Ley 10/1.998, de 21 de Abril, de
Residuos, reconcilia finalmente el derecho
español con el comunitario, en relación con
la Directiva del Consejo 75/442/CE, de 15
de Junio, sobre residuos, enmendada
posteriormente por la Directiva del Consejo
91/156/CE, de 18 de Marzo. Esta directiva,
en su apartado destinado al vertido de los
residuos, especifica que los residuos
biodegradables se admitirán en los
vertederos, pero que deberán sufrir un plan
de reducción cuyo objetivo será, que un
75% de estos residuos estén depositados
en los vertederos en el año 2.002, un 50%
en el año 2.005 y un 25% en el año 2.010,
valorizándose el resto.
La Ley de Residuos adopta el concepto
moderno de política de residuos,promovido
por la Unión Europea, en el marco de los
Programas de Acción y Política Comunitaria
(Hacia un desarrollo sostenible). De este
modo, con relación a los residuos
municipales, se implanta como obligación,
para los municipios de más de 5.000
habitantes, establecer los sistemas de
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 11 -
recogida selectiva de residuos hacia el año
2.001.
Esta Ley define “Recogida Selectiva” como
“el sistema de recogida diferenciada de
materiales orgánicos fermentables y de
materiales reciclables, así como cualquier
otro sistema de recogida diferenciada que
permita la separación de los materiales
valorizables contenidos en los residuos”.
Posteriormente fue aprobado el Real
Decreto 782/1.998, de 30 de Abril, que
regula el desarrollo y refuerza la Ley
11/1.997, de 24 de Abril, sobre envases y
residuos de envases, donde se mencionan
los procesos de reciclaje orgánico de los
envases y residuos de envases.
En marzo de 2.000, en el marco de las
Jornadas Internacionales sobre Residuos
Urbanos celebradas en San Sebastián, la
Comisión Europea expuso la nueva
Directiva de vertido y sus consecuencias en
la gestión de los vertederos de Residuos
Urbanos. La Directiva se mantiene firme en
su postura de reducir al máximo el deposito
de residuos biodegradables en vertederos,
aunque amplía los plazos y reduce los
objetivos enmarcados en el Programa
Comunitario, acordando una reducción
hasta el 75% del volumen actual para el año
2.006, 50% para el 2.009 y 35% para el
2.016.
Resulta evidente la necesidad de implantar
una política que contemple la recogida
selectiva y tratamiento –compostaje o
metanización- de la FORM y que procure
una progresiva sustitución de materiales
inertes por sus alternativas biodegradables
si se pretenden alcanzar los objetivos
comunitarios
Bioplásticos Los bioplásticos son “un plástico de origen
natural producido por un organismo vivo y
con carácter biodegradable, sintetizado a
partir de fuentes de energía renovables, por
lo que apenas produce contaminación”.
Son producidos a partir de recursos
renovables de origen natural, como el
almidón o la celulosa.
Entre los bioplásticos que en la actualidad
se están considerando como alternativas
más prometedoras cabe destacar a los
polímeros producidos por algunas bacterias
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 12 -
que los acumulan en el interior celular en
forma de gránulos de reserva de fuente de
carbono cuando las condiciones de cultivo
no son óptimas para el crecimiento.
PLA
El ácido poliláctico (PLA) se considera una alternativa sostenible a
los productos derivados de los petroquímicos y deriva de la
fermentación de productos agrícolas. Con base ecológica y
biodegradable, el PLA posee gran atractivo para la industria de
envasado de aplicaciones industriales selectas, que encuentran en
él ventajas considerables y una demanda del consumidor para la
oferta de envases respetuosos con el entorno. El atractivo del PLA
como alternativa sostenible es aún mayor por la capacidad que
ofrece este material para un compostaje en las instalaciones
industriales. Sin embargo, a pesar de sus sólidos atributos y buen
aspecto, el packaging y los productos industriales hechos con PLA
han sido relegados hasta ahora por sus redeficientes prestaciones,
como la fragilidad y una menor durabilidad cuando se compara con
sus competidores, los plásticos derivados del petróleo.
Una vez extraídos pueden someterse a
modificaciones químicas, lo que da lugar a
una gran variedad de polímeros semi-
sintéticos cuya síntesis se basa en el
empleo de fuentes renovables (aceites
vegetales, azúcares naturales etc.).
Aparte de sus propiedades mecánicas, que
permiten que puedan utilizarse para los
mismos fines que los plásticos
convencionales, los bioplásticos de origen
natural tienen dos características muy
relevantes. Por una parte, son
biodegradables, es decir, se degradan
mediante un proceso de reciclado natural
eliminándose del medio ambiente por el
ataque de bacterias y hongos que forman
parte de la flora natural del suelo.
Además son biocompatibles, por lo que
pueden introducirse en el cuerpo humano
sin provocar reacciones adversas
(reacciones alérgicas, rechazo etc.) Esta
propiedad los hace idóneos para la
fabricación de material quirúrgico, tejidos
artificiales, fármacos de liberación sostenida
etc.
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 13 -
Makrolon®
Makrolon es la denominación comercial de policarbonato de
Bayer AG (Europa) y de Bayer Corp. (Estados Unidos). El
Makrolon, policarbonato basado en el bisfenol A, se define según
ISO 7391 como resina de moldeo amorfa y termoplástica. El
Makrolon se caracteriza por su alta transmisión de luz, alta
temperatura de deformación por calor, alta tenacidad y
resistencia mecánica, gran estabilidad dimensional y buen poder
aislante eléctrico.
Notas científicas.
María Auxiliadora Prieto
Las fábricas de plástico del futuro: las
bacterias dispuestas a trabajar para
nosotros
Los bioplásticos son fabricados por tanto a
partir de recursos renovables de origen
natural, como el almidón o la celulosa. Para
crear un bioplástico, los científicos buscan
estructuras químicas que permitan la
degradación del material por
microorganismos, como hongos y bacterias.
Un ejemplo de bioplástico son los
polihidroxialcanoatos (PHA), una familia de
plásticos biodegradables de origen
microbiológico doblemente ecológico, al ser
biodegradables y originados por recursos
renovables, que ya se están utilizando por
ejemplo para fabricar tenedores de plástico
y películas para embalaje, puesto que son
resistentes al calor, a la grasa y al aceite.
Los biopolímeros conocidos como
bioplásticos o polihidroxialcanoatos (PHA)
son producidos y acumulados en forma de
gránulos de reserva en el interior celular de
ciertas bacterias cuando las condiciones de
cultivo no son óptimas para el crecimiento.
En general, los gránulos de PHA están
compuestos por un poliéster biodegradable
rodeado por una monocapa fosfolipídica y
proteínas asociadas al gránulo (GAPs), las
cuales forman una fina capa en su
superficie. Las fasinas, componente
principal de las GAPs forman una capa
proteica en la superficie del gránulo,
generando una interfase entre el citoplasma
celular (ambiente hidrofílico) y el núcleo
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 14 -
hidrofóbico del gránulo de PHA. El dominio
N-terminal de la fasina PhaF de P. putida se
ha utilizado como polipéptido de afinidad
(BioF) para construir fusiones de proteínas
inmovilizadas en gránulos de PHA.
La posibilidad de separar los gránulos de
PHA mediante sencillas técnicas de
centrifugación hace que este sistema sea
ideal para su desarrollo a gran escala. Se
han desarrollado proteínas de fusión a BioF
con actividad enzimática y que mantienen la
capacidad de unión al gránulo. Si se tiene
en cuenta la biodegradabilidad de la matriz
de inmovilización, el sistema BioF puede ser
además considerado como un método
ecológico para liberar y diseminar proteínas
al medio ambiente
Mercado de bioplásticos
La producción de plásticos a base de
productos renovables o bioplásticos se
considera una alternativa “natural” o
“ecológica” frente a la producción actual a
partir de derivados del petróleo. La ISO
(International Standard Organization) los
define como aquellos plásticos que se
degradan por la acción de microorganismos
(bacterias, hongos y algas). Sus orígenes
se remontan a 1926, cuando científicos del
Instituto Pasteur de Francia lograron
producir poliéster a partir de la bacteria
Bacillus megaterium. Sin embargo, el auge
de la producción de productos derivados del
petróleo relegó al olvido a estos materiales,
y no fue hasta 1973, en plena crisis
petrolera, cuando se volvió a recuperar la
idea de sustitutos plásticos que no
dependieran del “oro negro” y que fueran
más ecológicos.
Bioplástico de uso textil hecho con maíz
La compañía norteamericana DuPont ha anunciado el desarrollo
la aplicación textil de su polímero Sorona fabricado a base de
maíz. El Sorona también se usa en alfombras o revestimientos de
automóviles y muestra además mejores cualidades respecto a
otras fibras sintéticas como el nylon o el rayon.
En la conferencia anual de la Asociación para el Avance de la
Ciencia (AAAS), la entidad que publica la revista Science, el
científico de DuPont, Scott Nickols, presentó una ponencia sobre
“microorganismos modificados para las producción de 1,3
propanodiol”, la base del polímero Sorona, que se produce por la
descomposición microbiana del almidón del maíz por parte de
estos microorganismos.
Dos grandes compañías DuPont y Cargill
Dow encabezan actualmente la producción
comercial de bioplásticos; DuPont con el
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 15 -
mencionado Sorona, y Cargill Dow
(empresa conjunta de Cragill y Dow
Chemical) con el Nature Works PLA, un
polímero también fabricado con maíz, que
se usa ya comercialmente en ropa de cama,
envoltorios de artículos electrónicos,
envases alimentarios y otros usos.
Los principales esfuerzos empresariales en
el ámbito de los bioplásticos provienen de
Europa, Japón y Estados Unidos, aunque
en los últimos años han empezado a surgir
empresas muy activas en Australia, Brasil,
China, India, Canadá, Corea y Taiwán.
En España, según Aimplas, el uso de estos
materiales se limita a películas plásticas
para la agricultura y a piezas de protección
anti-impacto, para utilizar por ejemplo en
cubiertas exteriores donde existe vidrio.
Asimismo, existen algunas empresas, como
Nanobiomatters, creada por un grupo de
científicos de diversas universidades
españolas que desarrolla y comercializa
principalmente nanoaditivos para mejorar
tanto el rendimiento de plásticos
convencionales como de los nuevos
bioplásticos.
Mercado en el sector de envases y embalajes
Es el mayor ámbito de aplicación de los
bioplásticos. Ha experimentado un fuerte
crecimiento, y así por ejemplo algunas
grandes cadenas comerciales de Francia,
Gran Bretaña, Italia y Países Bajos han
empezado a utilizar estos productos para
alimentos frescos como fruta y verdura y
para productos higiénicos.
La compañía norteamericana NatureWorks,
perteneciente a la multinacional Dow
Chemicals, es el mayor productor mundial
de plásticos biodegradables, como el ácido
poliláctico (PLA) extraído de la dextrosa del
maíz, un azúcar vegetal sencillo, y que es
utilizado en capas de sellado térmico,
etiquetas y bolsas de transporte, como
alternativa para películas tradicionales como
el celofán o para la producción de envases
rígidos como botellas (el agua BIOTA
norteamericana se envasa con botellas de
este material). Asimismo, otras empresas
del sector químico también ofrecen gran
variedad de productos basados en estos
plásticos ecológicos. BASF ofrece desde
hace varios años Ecoflex, un producto
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 16 -
basado en almidón de maíz, patata y PLA,
con aplicaciones para envase alimentario.
Nestlé anunciaba el año pasado el uso en
Gran Bretaña de una bandeja para el
empaquetado de sus chocolates “Dairy Box”
fabricada con Plantic, una resina creada a
partir de almidón y producida por una
compañía australiana.
En Francia, varias empresas azucareras,
universidades e institutos de investigación
están trabajando en el desarrollo de
plásticos biodegradables a partir del azúcar
y los cereales, con el objetivo de abaratar
los costes que supone la fabricación de
estos materiales.
Retos de futuro en el mercado de bioplásticos
Según Mario Demicheli, del Instituto para
Estudios de Prospectiva Tecnológica
(IPTS), perteneciente a la Comisión
Europea, varios estudios han coincidido en
la predicción de una tasa de crecimiento
anual para los plásticos biodegradables de
origen natural de aproximadamente el 30%
para esta década, en Europa y en los
EEUU. El cada vez más elevado precio del
crudo y su futuro agotamiento, y la apuesta
de las instituciones y los ciudadanos por los
productos ecológicos son dos de las
principales razones que hacen augurar un
futuro prometedor a estos materiales.
Bioplástico de maíz europeo de Limagrai
Limagrain, la empresa semillista francesa de carácter
cooperativo, ha lanzado oficialmente un bioplástico elaborado
con almidón de maíz, que podrá ser utilizado para todo tipo de
productos de plástico biodegradable, aunque esta pensado
básicamente para embalaje de productos agrícolas y otras
aplicaciones agrarias, como acolchado de cultivos. Este
bioplástico procede de determinadas variedades de maíz cuyas
características genéticas le hacen apropiado para su fabricación.
Los bioplásticos a base de maíz están en gran auge y vienen
fabricándose desde hace tiempo en Estados Unidos, como es el
caso del PHA de Archer Daniel Midland, el PLA de Cargill Dow y
el Sorona de DuPont, que tienen multiples usos, desde la
industria agraria y agroalimentaria (embalajes de alimentos),
como textiles del hogar,
Sin embargo, el crecimiento de los plásticos
biodegradables depende de cuatro factores,
como apunta Demicheli:
La respuesta de los consumidores a
los costes, que hoy día son de 2 a 4
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 17 -
veces más altos que para los
plásticos convencionales.
La futura legislación.
El logro de la biodegradabilidad total.
El desarrollo de una infraestructura
para recoger, aceptar y procesar
plásticos biodegradables con el fin de
eliminar residuos.
Sobre el precio de estos materiales hay
diversidad de opiniones, fundamentalmente
porque es difícil comparar tecnologías ya
establecidas de fabricación con tecnologías
incipientes, como recuerda José María
Lagaron, responsable de proyectos de
Nuevos Materiales y Nanotecnología del
Grupo de Envases del Instituto de
Agroquímica y Tecnología de Alimentos
(IATA) del CSIC: “Ya hay materiales
bioplásticos como el PLA que pueden
competir en precio con plásticos
convencionales. La progresión de aumento
de la demanda y por tanto caída de precios
y mayor disponibilidad continuará a lo largo
de los próximos años. En cuanto a si
energéticamente son más baratos de
producir, hay cierta controversia. Como
todas las nuevas tecnologías necesitan de
estudios serios de viabilidad
medioambiental y de un proceso de
optimización tecnológica a todos los
niveles”.
Por su parte, Harald Kaeb, presidente de
IBAW, considera que el soporte a la
industria es fundamental en este momento,
particularmente para una entrada al
mercado a gran escala. La IBAW estima
que aproximadamente el 10% de las áreas
de aplicación que los plásticos tienen hoy
en día puede ser cubierta con los
bioplásticos disponibles actualmente. Para
que esto sucediera, sin embargo, sería
necesario que hubiera cinco millones de
toneladas de biopolímeros en Europa, y
actualmente la capacidad de producción
alcanza sólo las 300.000 toneladas.
En opinión de José María Lagaron, “el
envase bioplástico cumplirá sus funciones
de contener, conservar e incluso mejorar la
calidad y seguridad del contenido y una
persona lo podrá consumir si todavía se
queda con hambre”. María Auxiliadora
Prieto opina que se podrá crear “todo lo que
la química permita”, aunque eso sí, habrá
determinados productos que no se
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 18 -
desarrollen, simplemente porque interesa
que duren mucho tiempo, por lo que no
resultará conveniente que tengan la
propiedad biodegradable.
Consideraciones industriales
A la hora de trabajar con este material y
desarrollar nuevos productos se debe tener
en cuenta que tiene las características de
un plástico normal, puede pasar por
procesos de moldeo, extrusión, soplado,
además de tener la resistencia, rigidez y
demás cualidades presentes en los
plásticos pero, de origen natural. Sin
embargo su utilización es enfocada a
productos de vida útil corta por su baja
resistencia a la acción de los
microorganismos en aplicaciones a la
intemperie y en productos de larga vida útil.
Cabe resaltar también que lo que se
aprovecha generalmente son los residuos
de estos recursos que se encuentran
fácilmente en la naturaleza y que se
renuevan. Esto hace que las ventajas sean
mayores puesto que no solo se reducen
impactos ambientales sino que se termina
con todo el ciclo de vida tanto de las
materias primas como de los productos,
aprovechando así hasta los residuos
orgánicos.
Primeras experiencias
Existen ya bastantes empresas apostando
por esta opción, las cuales cuentan ya con
plantas piloto de materiales bioplásticos y
reforzando su área de I+D+i, aplicando a
sus productos más perecederos este
material; se observa que poco a poco se
esta creando una conciencia ecológica
empresarial generando sinergia entre estos
aspectos y el aumento de su capacidad
productiva.
Tal es el caso de Hewlet Packard, Fujitsu,
Nestle, Toyota, Down Chemicals –
Natureworks o Belu con diferentes
aplicaciones como carcasas de
ordenadores, televisores, telefonía móvil,
walkman, y productos que generan un
numero importante de residuos como son
los envases, dentro de los que destacan las
botellas de agua, los films para productos
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 19 -
frescos y confitería, las bandejas termo
formadas rígidas, bandejas de polímero
sobre la base de almidón de maíz solubles
en agua, cintas adhesivas de celulosa
modificada que puede usarse también como
recubrimiento de bandejas de celulosa o
almidón, films de mezclas de Ecoflex ® con
PLA (acido láctico del maíz, ya granulado) y
almidón, para envasado de alimentos con
atmósfera modificada (MAP).
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, verduras y productos
congelados, y para productos de higiene
personal o vajillas y vasos desechables.
También se empieza a explorar en otros
sectores como el agrícola, el de
componentes electrónicos y se esta
investigando en aplicación a la medicina
para productos desechables, como en
biomedicina para desarrollo de tejidos –
medicina regenerativa, y también para
elementos necesarios en cirugías de
huesos como tornillos biodegradables.
Nueva fábrica de bioplástico en EEUU (2006-04-06)
La empresa alimentaria norteamericana Archers Daniels
Middland (ADM) y la de biotecnología Metabolix, han anunciado
la construcción en Clinton (Iowa) de la primera fábrica comercial
del mundo que producirá 50.000 tn al año del bioplástico
denominado PHA (polihidroalkanoato), obtenido utilizando maíz
como materia prima.El PHA es un plástico biodegradable que
tiene una amplia gama de aplicaciones y que podrá
promocionarse como un plástico respetuoso con el medio
ambiente al provenir de fuentes renovables. El polímero se puede
graduar en la producción, produciéndose una amplia gama de
plásticos, desde elásticos hasta rígidos, pudiéndose fabricar con
el objetos moldeados, termoformados, films, fibras, adhesivos
etc, siendo apto para contener líquidos calientes, grasas, aceite
sy otros productos.Los bioplásticos vienen despertando desde
hace tiempo el interés de las grandes empresas químicas, como
Cargill Dow que ya comercializa el llamado PLA (ácido
poliláctico) y DuPont, con su polímero Sorona. En ambos casos
la materia prima para la fabricación del bioplástico es el maíz
Perspectivas de futuro
Observamos que el medio ambiente afecta
los modos de producción, de uso, de
compatibilidad entre el producto y su
envase, hace que exista una renovación en
la infraestructura tecnológica importante, lo
que lleva tiempo asimilar por parte de todos
los implicados como son las empresas y el
consumidor como tal, quien de momento se
inclina hacia precios mas bajos. Aunque los
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 20 -
precios de los bioplásticos son mayores en
comparación con los plásticos sintéticos, se
equilibraran; debido al aumento de precio
del petróleo y la baja de precio de materias
primas como el azúcar y los almidones, a su
vez, por el incremento de la demanda; que
crecerá paulatinamente al observarse que
estos materiales generan muchos menos
problemas que los plásticos convencionales
y por la conciencia del poder de la compra
para favorecer mercados mas justos que
desarrollen productos menos nocivos y que
fomenten el ahorro de energía, de recursos
y el consumo responsable.
Como toda nueva tecnología al principio es
mas cara pero con el tiempo la demanda
aumentara y los precios se estabilizaran;
actualmente los nichos de mercado en
donde están los bioplasticos están un poco
acotados, cubren aproximadamente el 10%
del mercado total de aplicaciones de
plásticos, que equivale a aproximadamente
40 millones de toneladas; una de las metas
para el final de esta década es que aumente
en un 30% su producción lo que implica una
apuesta de parte de las instituciones, de la
empresa y una respuesta por parte de los
usuarios finales, pero las ventajas son
bastantes y el futuro es promisorio lo que se
reflejara en solucionar el problema de
impactos ambientales y además en
aumento de ganancias.
El desarrollo del sector también es
impulsado por el firme respaldo de la
Comunidad europea quienes en la
normativa EN 13432 de enero de 2005
incluyen 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; el primer país en
ponerlo en práctica ha sido Alemania con el
ánimo de impulsar la utilización de los
bioplásticos.
Nos encontramos
entonces ante nuevas
alternativas, que nos
amplían el abanico de
posibilidades sobre las
cuales podemos trabajar hasta llegar a
resultados interesantes, innovadores y
futuristas, como por ejemplo envases que
cumplan su función principal pero que luego
se puedan comer.
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 21 -
Interpack
En Interpack, la feria líder mundial del
sector del envase y el embalaje ha cobrado
especial relevancia la muestra de las
posibilidades de los envases y embalajes
ecológicos. Los bioplásticos constituyen uno
de los avances de la industria del plástico
más prometedores de los últimos tiempos.
Su implantación en el sector de envases y
embalajes ha arrancado con fuerza, y el
creciente número de productos y
aplicaciones pone de relieve las múltiples
posibilidades de estos materiales.
La Interpack acogió en su última edición la
exposición monográfica "Innovationparc
Bioplastics in Packaging", que mostró el
estado de desarrollo actual de los
bioplásticos y sus posibilidades de
aplicación. Más de 20 empresas
expositoras se encargaron de ofrecer sobre
una superficie de alrededor de 500 metros
cuadrados una completa visión del tema.
Además de contar con la presencia de
empresas fabricantes y transformadoras de
bioplásticos líderes en el mercado, la
exposición ofreció informaciones
especializadas adicionales de la mano de
empresas proveedoras de servicios y de la
Agencia para la promoción de materias
primas renovables (FNR).
Aditivos de base ecológica y biodegradables
DuPont Packaging ha anunciado la disponibilidad comercial de
DuPont™ Biomax® Strong, un aditivo que mejora las
prestaciones de los envases de ácido poliláctico (PLA)
biodegradables y ecológicos mejorando su dureza y reduciendo
la fragilidad de los materiales de PLA. Biomax® Strong potencia
la resistencia al impacto, la flexibilidad y la estabilidad en estado
fundido del PLA, mejorando mucho los atributos de prestaciones
del polímero, especialmente cuando se utiliza en aplicaciones
rígidas, como las láminas de fundición para moldeado por
inyección y moldeado térmico. Cuando se utiliza a los niveles
recomendados, entre el uno y el cinco por ciento del peso,
Biomax® Strong logra productos competitivos con mayor dureza
y un impacto mínimo en la transparencia.
“Los aspectos de transparencia nos proporcionan una posición
competitiva frente a otros modificadores que se están ensayando
en la actualidad. Biomax® Strong tiene buena claridad de
contacto a los niveles recomendados y proporciona un
contenedor mucho más claro que otras alternativas,” ha
declarado Shanna Moore, Directora Mundial de Mercado.
Además de potenciar los atributos de altas prestaciones del PLA,
Biomax® Strong permite, en las cantidades recomendadas, que
el material se adapte a los requisitos para ser compostado – una
característica clave para los envases respetuosos con el entorno.
Los principios básicos de esta tecnología
centraron las ponencias y debates del foro
que se desarrollaron de forma paralela.
Entre otros temas, se abordaron las
condiciones legales y económicas
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 22 -
existentes para el lanzamiento de estos
productos al mercado, medidas para el
aseguramiento de la calidad, beneficios,
oportunidades de mercado y nuevas formas
de recuperación de residuos. Se contó con
la presencia en el foro de importantes
personalidades del mundo de la economía y
la política. Las empresas fabricantes de
todo el mundo están orientando sus
esfuerzos de desarrollo hacia materiales
hechos de materias primas renovables en
lugar de fósiles. El modelo del que se parte
es 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 los Estados Unidos, han
empezado a surgir empresas muy activas
también en Australia, Brasil, China, India,
Canadá, Corea y Taiwan. El incremento de
la capacidad productiva ha impulsado el
desarrollo de nuevos sectores más allá de
los nichos de aplicación ya cubiertos. En el
sector de envases y embalajes, el mayor
ámbito de aplicación de los plásticos, se ha
experimentado un fuerte crecimiento en los
últimos tiempos.
En Europa, se calcula que el consumo de
bioplásticos en el año 2003 alcanzó las
40.000 toneladas, prácticamente el doble
que en 2001. Entretanto, los envases y
embalajes ecológicos compostables pueden
encontrarse en numerosos supermercados
de toda Europa. Algunas de las grandes
cadenas comerciales de Francia, Gran
Bretaña, Italia y Países Bajos, sobre todo,
han empezado a probar estos productos e
incluso a complementar partes de su surtido
con ellos. La mayor parte de estos envases
y embalajes ecológicos se utilizan para
alimentos frescos como fruta y verdura y
para productos higiénicos.
El desarrollo de esta tecnología de futuro
cuenta con el firme respaldo de la clase
política. La modificación de la normativa de
envases y embalajes alemana incluye ahora
una normativa especial para envases y
embalajes compostables certificados. Dicha
normativa establece que durante la fase de
lanzamiento, y sólo durante esta fase, los
productos quedan exentos de la obligación
de recolecta y de las cuotas de reciclaje. El
presupuesto para la investigación,
desarrollo y lanzamiento de productos en el
ámbito de las materias primas renovables
en Alemania para el 2005 prácticamente se
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 23 -
ha duplicado hasta alcanzar los 54 millones
de euros, según informaciones del
Ministerio de Protección del Consumidor,
Alimentación y Agricultura alemán.
www.interpack.com
Tendencia alcista para plástico biológico
La BASF AG ha desarrollado Ecovio un
plástico biodegradable en respuesta al
incremento de la demanda del mercado
mundial qué está creciendo rápidamente. El
nuevo producto está formado sobre todo de
(Polymilchsäure) una sustancia que se
puede extraer de la planta de maíz. De ello
se pueden producir bolsas y embalajes. Con
la mezcla de otros componentes se hace
posible también la fabricación de envases
de yogures o carcasas para teléfonos
móviles. Según las estimaciones de los
expertos, la industria del plástico biológico
crecerá del orden del 20% anual o más en
los próximos cinco años.
Más … Acido poliláctico: Es una fibra plástica que
fabrica la empresa Cargill Dow Polymers,
a partir del maíz. Tiene múltiples usos entre
los que destaca los envases, principalmente
para uso alimentario, aunque también tiene
utilización textil.
La comercialización en Europa se lleva a
cabo a través de la empresa italiana
Amprica, bajo la denominación de producto
“Nature Works PLA”.
Du Pont, otra empresa química, ha
desarrollado también tecnología similar con
su polímero SORONA, obtenido a base de
maiz, con propiedades similares al poliéster.
En España, hay una spin-off del CSIC
(IATA), llamada NanoBiomatters, S.L., que
trabaja este campo:
http://www.iata.csic.es/~conlag/Report_Nan
obiomatters.pdf
Hay otra empresa, llamada Rockwell
Solutions, en Escocia, que trabaja en un film
llamado BioPeel film pelable para envases
biodegradables de PLA, para aplicaciones
de termosellado y flowpack.
Búsqueda y difusión de tecnologías ____________________________________________________________ 02 Nuevos bioplásticos
Centro de Difusión Tecnológica de AEDHE - 24 -
Publicaciones:
http://revistaingenieria.univalle.edu.co/paqu
etes/busqueda/index.php?Accion=DetalleArt
iculo&art_codigo=89&PHPSESSID=
Ácido Poliláctico (PLA): Propiedades y
Aplicaciones.
Plásticos Biodegradables
http://www.cientec.or.cr/ambiente/pdf/plastic
os_biodegradables2005-CIENTEC.pdf
Basura y generación de ácido poliláctico
biodegradable
http://www.mundoplastico.net/MUNDO%20
Plastico%2020.pdf
Tesis doctorales:
http://www.tdx.cesca.es/TESIS_UPC/AVAIL
ABLE/TDX-0531102-
082602//03INTRODUCCION.pdf
Otros artículos:
Lección inaugural Universidad Rey Juan
Carlos: INGENIERIA QUIMICA Y
DESARROLLO SOSTENIBLE, José
Aguado Alonso-Catedrático de Ingeniería
Química
http://www.urjc.es/z_files/ai_noti/ai05/leccio
n_inaugural.doc