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MATERIALES BIODEGRADABLES EN EL
ENVASADO DE ALIMENTOS
Ana Pascual [email protected]
AIMPLAS – Instituto Tecnológico del Plástico
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1. Introducción2. ¿Qué son los polímeros biodegradables?3. Principales polímeros biodegradables:
Características y aplicaciones4. Normativa y sistemas de certificación
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1. INTRODUCCIÓN
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1. INTRODUCCIÓN
MATERIALES PLÁSTICOS- Consumo mundial en 2005: 235 millones de toneladas- Previsión de un aumento del 30 % en los próximos 5 años- Distribución por sectores: mayoritario envase (aprox. 50 %)
PROBLEMA 1 PROBLEMA 2
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1. INTRODUCCIÓN
¿¿¿ SOLUCIONES O ALTERNATIVAS ???
POLÍMEROS BIODEGRADABLES
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2. ¿QUÉ SON LOS POLÍMEROS BIODEGRADABLES?
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POLÍMERO BIODEGRADABLE:
Polímero que es capaz de descomponerse por la acción de microorganismos en un período de tiempo corto para dar:
- En presencia de oxígeno: CO2 + H2O + Sales minerales + Nueva biomasa
- En ausencia de oxígeno:CO2 + CH4 + Sales minerales + Nueva biomasa
2. ¿QUÉ SON LOS POLÍMEROS BIODEGRADABLES?
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POLÍMERO BIODEGRADABLE:
2. ¿QUÉ SON LOS POLÍMEROS BIODEGRADABLES?
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POLÍMERO BIODEGRADABLE:
Fin de la vida útil del producto de manera controladaNO al vertido incontrolado (ríos, medio marino, etc)
Dentro de los medios controlados: preferible COMPOSTAJE (Valorización del residuo)
2. ¿QUÉ SON LOS POLÍMEROS BIODEGRADABLES?
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POLÍMERO COMPOSTABLE:Polímero que cumple los siguientes requerimientos:
- BIODEGRADABLE- COMPOSICIÓN DEL MATERIAL- DESINTEGRACIÓN (Degradación física)- CALIDAD DEL COMPOST
Se puede asegurar que un polímero COMPOSTABLE ha de ser BIODEGRADABLE, pero no al contrario (será necesario demostrar que se cumplen el resto de condiciones)
2. ¿QUÉ SON LOS POLÍMEROS BIODEGRADABLES?
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2. ¿QUÉ SON LOS POLÍMEROS BIODEGRADABLES?
ORIGEN
NATURAL (Fuentes renovables)
a) Polímero natural existente en la naturaleza, p.e., almidón
b) Organismos vivos “sintetizan” un polímero, p.e, polihidroxibutiratos(PHBs)
SINTÉTICO
A partir de derivados del petróleo o de fuentes
naturales, pero mediante un proceso de síntesis
“industrial”, p.e. alcohol polivinílico
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2. ¿QUÉ SON LOS POLÍMEROS BIODEGRADABLES?
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¿Por qué unos polímeros se biodegradan y otros no?
POLÍMEROS BIODEGRADABLES
1) Depolimerización o ruptura de cadenas
2) Mineralización (conversión a CO2, H2O y sales)
POLÍMEROS CONVENCIONALES
- Altos pesos moleculares - Sus cadenas no pueden
romperse por la acción de microorganismos
- Carácter hidrofóbico
2. ¿QUÉ SON LOS POLÍMEROS BIODEGRADABLES?
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3. PRINCIPALES POLÍMEROS BIODEGRADABLES:
CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES
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Polímeros naturales
3. PRINCIPALES POLÍMEROS BIODEGRADABLES
Polímeros sintéticos
• Almidón
• PHAs
• PLA
• Otros: Poliésteresaromáticos (AAC)
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ALMIDÓN
3. PRINCIPALES POLÍMEROS BIODEGRADABLESPolímeros naturales
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Origen: Numerosas fuentes vegetales (reserva alimenticia en las plantas).
Las fuentes principales son patata, trigo, maíz, arroz, guisante, etc.
3.1. Polímeros naturalesALMIDÓN
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Con el calentamiento, los gránulos de almidón se descomponen antes de fundir (Tdescomposición < Tm)
Solución: DESESTRUCTURIZACIÓN
Plastificantes + Calor + Cizalla (esfuerzo mecánico)
Se obtiene un material capaz de fundir: ALMIDÓN TERMOPLÁSTICO
3.1. Polímeros naturalesALMIDÓN
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PROPIEDADESHidrosolubleBarrera a gasesBarrera a aromas Resistente a grasasIntrínsecamente antiestáticoSellableImprimible sin tratamiento superficialImprimible láser
3.1. Polímeros naturalesALMIDÓN TERMOPLÁSTICO
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APLICACIONES EN ENVASE: PLANTIC®
3.1. Polímeros naturalesALMIDÓN TERMOPLÁSTICO
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APLICACIONES EN ENVASE: PLANTIC®
3.1. Polímeros naturalesALMIDÓN TERMOPLÁSTICO
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APLICACIONES EN ENVASE: PLANTIC®
3.1. Polímeros naturalesALMIDÓN TERMOPLÁSTICO
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3.1. Polímeros naturalesALMIDÓN MODIFICADO QUÍMICAMENTE
MODIFICACIONES QUÍMICAS
ALMIDÓN +
Mejora en propiedades:
- Mayor resistencia al agua
- Mayor fuerza de fundido (en procesos de estirado)
- Mayor versatilidad
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El almidón termoplástico más conocido en Europa es el Mater-Bi ® fabricado por Novamont(http://www.novamont.com)
3.1. Polímeros naturalesALMIDÓN MODIFICADO QUÍMICAMENTE
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APLICACIONES DE MATER-BI- Artículos de menaje
3.1. Polímeros naturalesALMIDÓN MODIFICADO QUÍMICAMENTE
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APLICACIONES DE MATER-BI- Envases alimentarios: Termoconformado y mallas
3.1. Polímeros naturalesALMIDÓN MODIFICADO QUÍMICAMENTE
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APLICACIONES DE MATER-BI- Envases alimentarios: Films
3.1. Polímeros naturalesALMIDÓN
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APLICACIONES DE MATER-BI- Envases alimentarios: Bolsas
3.1. Polímeros naturalesALMIDÓN MODIFICADO QUÍMICAMENTE
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POLIHIDROXIALCANOATOS(PHAs)
3. PRINCIPALES FAMILIASPolímeros naturales
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3.1. Polímeros naturalesPOLIÉSTERES: PHA
Se producen a partir de un proceso de fermentación microbiana de azúcares. Los microorganismos y bacterias fabrican el PHA y lo almacenan como reserva de energía.
Gránulos de PHA almacenados en el
interior del microorganismo
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Síntesis microbiana de bajo rendimiento Mayor coste de estas materias primas, comparada con los polímeros convencionales, fabricados a mayor escala.
El polímero se extrae de las bacterias, se seca, y luego se puede moldear para fabricar filmes o piezas rígidas.
Se investiga la manera de aumentar la capacidad de producción (Caso de Metabolix, http://www.metabolix.com: “Biofactorías”)
3.1. Polímeros naturalesPOLIÉSTERES: PHA
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3.1. Polímeros naturalesPOLIÉSTERES: PHA
PROPIEDADESPropiedades mecánicas similares a las de las poliolefinas (“A la carta”)Propiedades barrera similares a los poliésteres aromáticos (PET)ImprimibleAdecuado para soportar líquidos calientesBuena resistencia a grasas y aceitesBiodegradable en un gran número de medios
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3.1. Polímeros naturalesPOLIÉSTERES: PHA
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ÁCIDO POLILÁCTICO(PLA)
3. PRINCIPALES FAMILIASPolímeros sintéticos
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3.2. Polímeros sintéticosPOLIÉSTERES ALIFÁTICOS: PLA
El ácido láctico es muy abundante en la naturaleza como producto de la fermentación de polisacáridos de bajo coste.
La materia prima más empleada para la producción de PLA es el maíz.
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PROPIEDADES
Alta transparencia
Tª uso ≈ 55 ºC
Buena resistencia a grasas y aceites
Buenas propiedades barrera a gases y aromas
Puede ser procesado mediante inyección, extrusión y termoconformado
Propiedades entre las de PS y PET
Se puede fabricar PLA flexible añadiendo plastificantes.
3.2. Polímeros sintéticosPOLIÉSTERES ALIFÁTICOS: PLA
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APLICACIONES
Materia prima empleada en la mayoría de las aplicaciones del PLA en la actualidad:
NatureWorks de Cargill DOW (http://www.natureworksllc.com)
3.2. Polímeros sintéticosPOLIÉSTERES ALIFÁTICOS: PLA
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APLICACIONES• Artículos de menaje
3.2. Polímeros sintéticosPOLIÉSTERES ALIFÁTICOS: PLA
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APLICACIONES• Artículos de menaje
Línea de productos BioWare de Huhtamaki(http://www.huhtamaki.com)
3.2. Polímeros sintéticosPOLIÉSTERES ALIFÁTICOS: PLA
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APLICACIONES• Envasado de alimentos
Biophan Films(http://www.biophanfilms.com/)
3.2. Polímeros sintéticosPOLIÉSTERES ALIFÁTICOS: PLA
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3.2. Polímeros sintéticosPOLIÉSTERES ALIFÁTICOS: PLA
APLICACIONES• Envasado de alimentos: Envases termoconformados
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APLICACIONES• Botellas: Agua
3.2. Polímeros sintéticosPOLIÉSTERES ALIFÁTICOS: PLA
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APLICACIONES• Botellas: Zumos, leche, aceite
3.2. Polímeros sintéticosPOLIÉSTERES ALIFÁTICOS: PLA
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44
APLICACIONES• Envasado de alimentos
3.2. Polímeros sintéticosPOLIÉSTERES ALIFÁTICOS: PLA
Etiquetas retractilables: EarthFirst PLA TDO (www.earthfirstpla.com)
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45
3.2. Polímeros sintéticosPOLIÉSTERES ALIFÁTICOS: PLA
APLICACIONES• Envasado de alimentos: Bandejas espumadas
NaturalBox® (Coopbox S.p.A., Italia, www.coopbox.it)
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POLIÉSTERES AROMÁTICOS
(AAC)
3. PRINCIPALES FAMILIASPolímeros sintéticos
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Ecoflex® es el copolímero alifático-aromático fabricado por BASF
Se emplea para producir todo tipo de láminas, bolsas, bandejas, etc.
3.2. Polímeros sintéticosPOLIÉSTERES AROMÁTICOS: AAC
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48
En 2005, BASF lanzó otra nueva familia de polímeros biodegradables, Ecovio®, basados en mezclas de Ecoflex® con otrospolímeros biodegradables
3.2. Polímeros sintéticosPOLIÉSTERES AROMÁTICOS: AAC
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4. NORMATIVA Y SISTEMAS DE CERTIFICACIÓN
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EN 13432:2000 = UNE-EN 13432:2001
Norma europea sobre compostabilidad de envases y embalajes
Reconocida internacionalmente (alternativa: ASTM D6400-04)
Armonizada con la Directiva Europea 94/62/EC, relativa a los envases y a los residuos de envases (Anexo II: Reutilización y valorización)
Envases compostables según la norma EN 13432:2000
Cumplen los Requisitos Básicos de la Directiva 94/62/CE respecto al aprovechamiento del envase para la producción de compost
4. Normativa y sistemas de certificaciónNORMATIVA SOBRE COMPOSTABILIDAD
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EN 13432:2000 = UNE-EN 13432:2001
REQUISITOS A CUMPLIR POR EL MATERIAL DE ENVASE
1) Características del material
2) Biodegradabilidad (Degradación química)
3) Desintegración (Degradación física)
4) Calidad del compost
4. Normativa y sistemas de certificaciónNORMATIVA SOBRE COMPOSTABILIDAD
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Certifican que un producto cumple una norma, acreditándolo con un logo, fácilmente reconocible.
La mayoría para evaluación de compostabilidad. Normas de referencia: EN 13432, ASTM D6400
Existen varios sistemas de certificación internacionales, cada uno de ellos gestionado por una organización diferente.
Entre las diversas organizaciones: Acuerdos para la aceptación de sus correspondientes certificados
4. Normativa y sistemas de certificaciónSISTEMAS DE CERTIFICACIÓN
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Esquema certificación Green Pla
ASTM D6400EN 13432EN 13432ASTM D6400
Norma
Logo
JapónEEUUBélgicaAlemaniaLocalización
BPSBPI /USCCAIB VinçotteDIN Certco / European
Bioplastics
Organización
4. Normativa y sistemas de certificaciónSISTEMAS DE CERTIFICACIÓN
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En los diversos países europeos, se observa el incremento en el consumo de los polímeros biodegradables y en sus aplicaciones.
Los países más avanzados son:
- Alemania - Francia
- Italia - Holanda
- Reino Unido - Austria
4. Normativa y sistemas de certificaciónSISTEMAS DE CERTIFICACIÓN
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En Francia: Prohibición de bolsas de plástico no biodegradables a partir de 2010.
En Alemania: La nueva Ordenanza de Envase (2005) exime a los envases biodegradables de cumplir sus requerimientos básicos (recogida, cuota de recuperación, etc) hasta 2012.
En Italia: Recientemente se ha propuesto imitar a Francia y prohibir el uso de bolsas no biodegradables en 2010.
En Holanda: Desarrollo impulsado por comercio y gobierno.
En Inglaterra: Tesco y Sainsbury’s emplean envases biodegradables para alimentos frescos
4. Normativa y sistemas de certificaciónSISTEMAS DE CERTIFICACIÓN
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CONCLUSIÓN
La introducción en el mercado de los materiales biodegradables y/o compostables ES POSIBLE, pero requiere:
• Reducción en la diferencia de coste respecto a polímeros convencionales• Garantía de suministro • Legislación que regule y promueva la utilización de estos productos• Facilidades por parte de las autoridades (tanto a nivel local como nacional)• Información a los consumidores• Existencia de un sistema de gestión de residuos correcto• Colaboración por parte de todos