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BOLSAS BIODEGRADABLES SEMINARIO DE POLÍMEROS DE FUENTES RENOVABLES ADRIÁN CARABALLO FRANCO

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BOLSAS BIODEGRADABLES

SEMINARIO DE POLÍMEROS DE FUENTES RENOVABLES

ADRIÁN CARABALLO FRANCO

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Bolsas Biodegradables Seminario de Polímeros de Fuentes Renovables

INTRODUCCIÓN

Los polímeros tradicionalmente se obtienen a partir de sustancias tales como el

petróleo o el gas natural, ambos combustibles fósiles, y por tanto no renovables.

En los últimos años ha surgido una línea de investigación que propone obtener estos

compuestos de una manera más racional y sostenible, esto es, de los seres vivos, tanto

plantas como animales. Debido a que la actividad biológica está en continua actividad,

hace de estas fuentes de materias primas un recurso renovable.

Esta fuente de materias primas se lleva explotando desde la antigüedad; curtido del

cuero, fabricación de papel, hilado de lanas, etc. fueron los primeros usos. No

obstante, con el desarrollo de la industria petrolífera, se vieron reemplazados por

nuevos polímeros sintéticos, tales como nylon o poliésteres, con mejores propiedades

y más económicos.

Las necesidades actuales de nuevos materiales, tanto para nuevas aplicaciones como

para reemplazar a otros materiales menos eficientes, hacen de los polímeros de

fuentes renovables un campo de estudio altamente interesante y necesario.

En los últimos años las bolsas fabricadas de polímeros degradables se han

comercializado como una a solución frente a las de un solo uso fabricadas con HDPE, a

través de la reducción de los materiales no renovables por su sustitución por recursos

renovables (por ejemplo, maíz), por sus propiedades de descomposición cuando entra

al medio ambiente (por ejemplo, se descomponen con la acción de la luz del sol y son

solubles en agua), reduciendo así la basura que va a parar a medioambientes acuáticos

y marinos. Aunque como cualquier otro material, los polímeros degradables basadas

en recursos renovables generan impactos ambientales y es importante entender estos

impactos y su diferencia con los no renovables antes de aceptarlos como la solución.

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Los polímeros más ampliamente utilizados son:

• Polímeros termoplásticos a base de almidón, hechos con almidón de al menos

90% proveniente de fuentes renovables, tales como el maíz, la patata o el trigo

• Poliésteres fabricados a partir de hidrocarburos (petróleo o gas), pues todos los

poliésteres se degradan con el tiempo, con tasas que van desde la degradación

a la semana para los poliésteres alifáticos (polihidroxialcanoatos por ejemplo) a

décadas para los poliésteres aromáticos (por ejemplo, PET).

• Mezclas de poliéster y almidón

QUÍMICA DE LOS POLÍMEROS UTILIZADOS EN LA FABRICACIÓN DE

BOLSAS

La propiedad fundamental por lo tanto de estos polímeros de fuentes renovables es la

degradabilidad. La degradabilidad es la capacidad de los materiales para romper su

estructura, descomponerse, por la acción de bacterias (biodegradable), por la acción

térmica (oxidativo) o la acción de la luz ultravioleta (fotodegradables)

Hay cinco tipos diferentes de polímeros degradables, atendiendo a su comportamiento

químico:

• Polímeros Biodegradables: son aquellos capaces de descomponerse en

carbono, dióxido de carbono, metano, agua, compuestos inorgánicos o

biomasa, en el que el mecanismo predominante es la acción enzimática de

microorganismos que pueden ser medidos por pruebas estandarizadas, en un

tiempo especificado, lo que refleja las condiciones disponibles de eliminación.

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• Polímeros Compostables: son aquellos degradables en condiciones de

compostaje, es decir, deben romperse bajo la acción de microorganismos

(bacterias, hongos, algas), lograr la mineralización total (conversión en dióxido

de carbono, metano, agua, compuestos minerales o biomasa en condiciones

aerobias) y cuya tasa de mineralización debe ser alta y compatible con el

proceso de compostaje.

• Polímeros Oxo-biodegradables: son aquellos que sufren una degradación

controlada a través de la incorporación de aditivos (que desencadenan y

acelerar el proceso de degradación). Estos polímeros se someten acelerada

degradación oxidativa iniciada por la luz natural, calor y / o estrés mecánico, se

vuelven frágiles en el medio ambiente y se erosionan bajo la influencia de la

intemperie.

• Polímeros Fotodegradables: son aquellos que se descomponen por la acción de

los rayos ultravioleta (UV) la luz, que degrada el enlace químico en la estructura

del polímero. Este proceso puede ser favorecido por la presencia de aditivos

sensibles a la radiación UV.

• Polímeros Solubles en agua: son aquellos que se disuelven en agua dentro de

un rango de temperatura designado y luego se biodegradan en contacto con los

microorganismo presentes en la misma

A fin de que los polímeros degradables para ser convertido en funcional bolsas de

plástico que deben cumplir los siguientes criterios:

• Ser capaz de formarse en películas

• Tener resistencia a la tracción y elongación adecuada

• Tener resistencia a la perforación adecuada

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• Tener resistencia a la rotura adecuada

Por lo general poseen propiedades que se asemejan a polietileno de baja densidad

(LDPE) o de alta densidad polietileno (HDPE).

Los plásticos degradables para las bolsas deben degradarse rápidamente al final de su

vida útil, si bien es igualmente importante que sus propiedades mecánicas

permanezcan esencialmente sin cambios durante el uso. Hay tres criterios esenciales

para la biodegradación de las bolsas de plástico:

• Debe desaparecer y no dejar rastro visible

• Esta desintegración debe producirse en un plazo razonable (por ejemplo, 3 - 6

meses)

• No deben dejar residuos tóxicos

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LAS BOLSAS

Actualmente existen multitud de empresas dedicadas a la elaboración de bolsas

fabricadas con materiales de fuentes renovables, con la consecuente distinta

formulación de las mismas. La Tabla 1 recoge algunas de ellas.

Como puede observarse, la mayoría están basados en almidones, generalmente del

maíz, la patata o la yuca, y los otros compuestos de la fermentación u otras

transformaciones químicas de productos naturales

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Polímero Degradable Composición

PBS/A

50% - Almidón

25% - 1,4- butanodiol

12.5% - acido succínico

12.5% - ácido adípico

PBAT

50% - Almidón

25% - 1,4- butanodiol

12.5% - ácido adípico

12.5% - ácido tereftálico

Mezcla Almidón-Poliéster 50% - Almidón

50% - Policaprolactama

Mezcla Almidón PE 30% - Almidón

70% - HDPE

PLA 100% - acido poliláctido

Tabla 1

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA

Un análisis de ciclo de vida (ACV o LCA en inglés), o, más comúnmente, balance

ambiental, es una herramienta de diseño que investiga y evalúa los impactos

ambientales de un producto o servicio durante todas las etapas de su existencia

(extracción, producción, distribución, uso y desecho).

Es una metodología empleada en el estudio del ciclo de vida de un producto y de su

proceso de producción. Con el auge del ecodiseño, este enfoque ha ido integrando con

más frecuencia diferentes criterios y parámetros de evaluación del impacto ambiental.

Es también una herramienta que se usa para evaluar el impacto potencial sobre el

ambiente de un producto, proceso o actividad a lo largo de todo su ciclo de vida

mediante la cuantificación del uso de recursos ("entradas" como energía, materias

primas, agua) y emisiones ambientales ("salidas" al aire, agua y suelo) asociados con el

sistema que se está evaluando.

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El ACV de un producto típico tiene en cuenta el suministro de las materias primas

necesarias para fabricarlo, transporte de materias primas, la fabricación de

intermedios y, por último, el propio producto, incluyendo envase, la utilización del

producto y los residuos generados por su uso.

Los ACV pretenden de manera última responder una serie de preguntas planteadas al

inicio, como por ejemplo ¿Qué diferencia existe entre el posible impacto ambiental de

un producto nuevo y otros productos ya existentes en el mercado? o ¿Qué diferencia

existe entre dos procesos diferentes de fabricación del mismo producto, en términos de

utilización de recursos y emisiones?

El ACV no es una evaluación de riesgo y esto se debe a que ACV no tiene en cuenta la

exposición, que es un factor esencial para evaluar el riesgo. El ACV cuantifica las

emisiones, pero el impacto real de esas emisiones depende de cuándo, dónde y cómo

se liberen en el ambiente. ACV es una de las herramientas con las que se cuenta para

evaluar los productos, envases y procesos. Las otras herramientas se comentan en

otras secciones y entre ellas figuran:

En el caso de las bolsas biodegradables, un posible esquema sería el siguiente:

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El ciclo de vida empieza con la extracción de las materias primas del medio ambiente

(al ser un producto renovable, parte de éstas provienen de fuentes renovables) y la

obtención de energía para toda la vida del producto (extracción materias primas,

fabricación, procesamiento, reciclaje, etc.)

A continuación se produce la fabricación de los distintos componentes del producto y

el procesamiento final en donde se juntan éstos para conformar el producto acabado,

listo para su utilización.

Se sigue con el uso al que está destinado, y su posterior desecho al haber cumplido su

función. Por último, se llega al final del sistema, que puede ser desde el reciclaje a el

vertido de vuelta al medio ambiente.

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Por otro lado, cabe responder a las preguntas fundamentales planteadas al principio

del ACV:

• El impacto medio ambiental de las bolsas biodegradables, en comparación con

las tradicionales provenientes del petróleo/gas natural, es significativamente

menor, en el sentido que precisamente sus propiedades permiten al medio

ambiente tolerar y digerir estos productos con un impacto mínimo. Cierto es

que hay que vigilar estrechamente los aditivos a estos productos ya que

podrían no ser biodegradables y por lo tanto arruinar su propósito

• La eficiencia de los procesos de fabricación es menor que la de las bolsas

tradicionales, utilizando más recursos energéticos y por lo tanto económicos,

encareciendo el producto final y la confianza del consumidor en el mismo

• Las bolsas biodegradables han de ser cuidadosamente recicladas, puesto que

su capacidad para degradarse puede contaminar al producto reciclado

haciéndole perder parte de sus características o incluso hacerlo inutilizable. Es

decir, se plantea un reciclaje separado del plástico tradicional para evitarlo.

REFERENCIAS

K. James et al. LCA of degradable plastic bags. Centre for design at RMIT (Royal

Melbourne Institute of Technology) University, Melbourne, Australia (2005)

Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology 5th

ed. Ch. Polymers environmentally

degradable (2004) 27p.

J Otaigbe et al. Processability and properties of biodegradable plastics made from

agricultural biopolymers Journal of elastomers and plastics 31 (1999) 56-71

E. Chiellini et al. Biodegradable Polymers and Plastics (2003), 392 p.