Los bioplásticos, nuevos materiales para un futuro más sostenible

 Read it in english

Dentro el mundo de los plásticos, los bioplásticos, de origen natural y con propiedades de biodegradabilidad y compostabilidad, crecen de forma exponencial. Dos factores influyen en dicho crecimiento: el mayor conocimiento técnico de las rutas bio de producción, independientes de las rutas del petróleo, y la creciente demanda social de soluciones sostenibles en los sectores de consumo, en general, y en el de los plásticos, en particular. 

El biopolímero que más importancia está adquiriendo en los últimos años es el ácido poliláctico (PLA), polímero del ácido láctico. El ácido láctico (LA) se obtiene de forma industrial por fermentación de la glucosa o sacarosa (procedentes de la caña de azúcar, maíz, remolacha azucarera o tapioca, entre otros). Estas fuentes son renovables con una periodicidad, al menos, anual (en algunos regiones se cultivan varias cosechas al año). 

El azúcar, en forma de glucosa, dextrosa (monosacárido procedente del maíz o trigo) o sacarosa (disacárido procedente de la caña, tapioca o remolacha), se sintetiza durante la fotosíntesis de las plantas a partir de CO2 y agua. El azúcar, a su vez, mediante fermentación con microorganismos se trasforma en ácido láctico.

Las investigaciones actuales están dirigidas a la obtención de ácido láctico a partir de material vegetal no alimentario y de biomasa.

Ciclo de vida del producto

La vida de un objeto elaborado con PLA se inicia con la fijación del CO2 atmosférico por parte de las plantas y su transformación en almidón y azúcares, que posteriormente son transformados en LA por fermentación. Tras la polimerización del LA a PLA, el polímero se transforma en el correspondiente objeto de consumo, plástico o textil, mediante el procesado plástico tradicional (inyección, extrusión, termoformado, etc.) o la hilatura.

Todo envase, film o producto de PLA debe identificarse como reciclable según la numeración internacional de la Asociación de la Industria de los Plásticos (SPI) para los plásticos reciclables. Al PLA le corresponde el código 7 Otros (ver Figura 1). En algunos estados de los EE.UU., como California, está en trámite la solicitud de un código propio para el PLA, que sería el 0.

Figura 1 - Identificación internacional de los plásticos reciclables

Cuando los objetos de PLA, señalados como 7 Otros, acaban su vida útil son recogidos en el contenedor amarillo para su posterior separación. La clasificación se hace de la misma manera que con el resto de los plásticos: empleando medios ópticos (NIR, infrarrojo cercano, en sus siglas en inglés) que permiten identificarlo y separarlo de los otros plásticos (PET, PVC, PE, PP, etc.). La clasificación selectiva y reciclaje del PLA se va organizando en los distintos países o regiones en función del volumen de PLA que se consume.

El PLA recogido y separado tiene los siguientes destinos posibles: Reciclaje mecánico: Se recupera el PLA en forma de escamas o granza en un proceso similar al empleado con el PET: lavado, troceado y separación/clasificación de otros elementos o regranceado.

            • Reciclaje químico: Se obtiene ácido láctico o lactatos mediante la hidrólisis del PLA en condiciones de humedad y temperatura elevadas. El ácido es purificado para ser empleado otra vez como materia prima en la polimerización. Otra opción es utilizar el ácido láctico para la obtención de derivados, por ejemplo ésteres como el lactato de etilo, que tienen utilidad como biodisolvente para pinturas o como biodiesel.

            • Compostaje industrial: Durante el compostaje el PLA se descompone en CO2 y/o biogás, agua y compost en un proceso en dos etapas; primero tiene lugar una hidrólisis del polímero y a continuación los microorganismos metabolizan los productos de la hidrólisis.

            • Incineración: Permite recuperar la energía contenida en el producto. Los gases de combustión, CO2 y agua, no suponen en este caso una aporte de gases contaminantes con efecto sobre el calentamiento global, como es el caso de los combustibles fósiles y sus derivados, sino que cierran el ciclo de vida del producto porque serán consumidos de nuevo en los cultivos vegetales con los que se producirá el ácido láctico. 

La UE recomienda primero la reutilización de los productos y, posteriormente, su reciclaje y compostaje como mejores soluciones para el fin de ciclo de vida de los plásticos en general y de los bioplásticos en particular (Resolución del Parlamento Europeo 2013/2113(INI), de 14 de enero de 2014).

Figura 2 - Bandeja de pastelería de PLA termoconformada

Las aplicaciones

      1. Usos plásticos

            • Envasado, empaquetado

                  - Botellas de uso alimentario para agua, zumos, leche, aceites vegetales (oliva, girasol) o vinagre.
                  - Botellas de uso no alimentario para champú, detergente, alcohol, acetona o glicol.
                  - Termoformado: bandejas para productos frescos.
                  - Inyección: platos, vasos, tazas, cubiertos.
                  - Film: bolsas, etiquetaje, film.

Figura 3 - Bandeja de PLA termoconformada

            • Construcción

                  - Espumas aislantes, revestimientos, perfiles, WPC.

            • Automoción

                  - Alternativa a los plásticos actuales como el ABS, PC, PA, PP, PE, PBT, PPO, EPDM, PUR y sus mezclas en las piezas interiores y exteriores.

            • Electricidad y electrónica

                  - Carcasas de teléfonos móviles, ordenadores, CDs, discos de memoria, etc.

      2. Usos textiles

            • Hilo continuo: textil convencional y del automóvil.
            • Sector médico: suturas y similares.
            • Textil del hogar.
            • No tejido: punzonado, spunbonded, spunlace, pañales, higiene personal, etc.

Biodegradabilidad/compostabilidad

La idoneidad del PLA y de los productos manufacturados con él para el compostaje, por cualidad biodegradable, viene avalada por los certificados de cumplimiento de las normativas existentes en los distintos países. En la tabla de la Figura 4 se muestran las principales normas y logos de certificación de la biodegradabilidad por compostaje.

En Europa, la certificación principal que indica la idoneidad para el compostaje corresponde a la norma CEN 13432.

Figura 4 - Sistemas de certificación de los polímeros biodegradables

Consideraciones socio-económicas del PLA

Los beneficios medioambientales, sociales y económicos del uso del PLA se sustentan en su origen basado en materias primas renovables y en su biodegradabilidad:

            • Es un material sostenible por estar producido a partir de materias primas renovables anualmente (o con mayor frecuencia).
            • Su huella de carbono es muy baja y el objetivo es que sea cero.
            • Estimula la economía agrícola regional.
            • Cumple las expectativas del consumidor interesado en productos verdes o sostenibles.
            • La sustitución de plásticos de origen fósil por PLA disminuye el impacto ambiental global de las empresas fabricantes, a la vez que aumenta su proyección ética y social.
            • Aporta una imagen verde para vendedores y marcas.
            • En el final de su ciclo de vida, se recicla como polímero o ácido láctico.
            • Su final de ciclo incluye la opción del compostaje industrial produciendo biogás y/o compost. Los gases producidos en el compostaje o en el uso del biogás cierran balance con los consumidos durante el cultivo de las materias primas.
            • Es una alternativa válida en las regulaciones administrativas de los mercados de los plásticos fósiles (Ley de Residuos Española 22-2011) que promueven el uso de plásticos biodegradables.
            • Aporta soluciones que encajan perfectamente en la estrategia de bioeconomía de la UE.

Sostenibilidad y huella de carbono

Las emisiones de CO2 de toda la cadena de producción del PLA, desde el cultivo de las materias primeras vegetales hasta la producción del polímero, son muy bajas: 0,5 kg de CO2/kg polímero para el PLA. De tal forma que la huella de carbono del PLA es de 3 a 5 veces menor que las de los plásticos de más amplia difusión hoy en día (PE, PP, PET, PS o PC), como se muestra en la Figura 5.

La huella de carbono expresa el potencial de calentamiento global de un producto en forma de kg de CO2 equivalente emitido por kg de polímero durante su proceso de producción, y es unos de los criterios de sostenibilidad más importantes dentro de la evaluación del ciclo de vida de los productos (LCA, Life Cycle Assessment). 

Figura 5 - Huella de carbono de polímeros comunes
Fuente: Asociación Plastics Europe (www.lca.plasticseurope.org).

Oxo-degradable no es biodegradable

Los calificativos oxo-biodegradable, oxo-degradable o similares son expresiones atractivas de marketing que, sin embargo, generan confusión porque no pueden ser verificadas. No existe una norma o un estándar específico que determine los requisitos que tienen que ser satisfechos por un producto para ser calificado como oxo-degradable. En cambio, biodegradable/compostable es un calificativo para el que sí hay normas establecidas y reconocidas internacionalmente, como en el caso de la norma ISO 17088, que prueban de manera efectiva las reivindicaciones de la biodegradación/compostabilidad. 

El término oxo-biodegradable sugiere que el material puede biodegradarse. Pero el efecto que producen los aditivos que contienen estos materiales (normalmente elementos metálicos) es únicamente la fragmentación del producto en partículas más pequeñas, como resultado de una oxidación química de las cadenas poliméricas. Por lo tanto, el término oxo-fragmentación describe mejor el proceso típico de degradación que experimentan estos productos en unas condiciones ambientales determinadas, como son la radiación ultravioleta o el calor.

Los fragmentos obtenidos por oxo-fragmentación permanecen en el medio ambiente, convirtiendo el plástico en un contaminante invisible. De cara al reciclaje de los plásticos, los oxo crean un problema debido a que los aditivos que incorporan afectan a su estabilidad química. En la práctica, por el resto de características de estos plásticos, durante su reciclado son identificados y clasificados junto con los otros plásticos de su misma naturaleza. De esta manera los aditivos se unen al conjunto del material reciclado y en consecuencia pueden desestabilizarlo y hacerle perder valor y aceptación por los consumidores.

Por tales motivos, la Resolución relativa a la estrategia europea sobre los residuos de plástico en el medio ambiente, aprobada por el Parlamento Europeo el 14 de enero de 2014, pide la retirada progresiva del mercado o prohibición antes del 2020 de los plásticos más peligrosos, como son los microbiodegradables y los oxo-degradables. Asimismo, la European Plastics Recyclers Association (EuPR) y la Association of Postconsumers Plastics Recyclers (APR) han alertado en contra del uso de los aditivos oxo-degradables.

Capacidad de producción y consumo

El sector de los biopolímeros está en plena expansión debido tanto a los nuevos polímeros que se han ido introduciendo en los últimos años en el mercado como a las nuevas rutas sostenibles para la producción de polímeros hasta hoy de origen fósil.

La asociación Plastics Europe fija el crecimiento del consumo del PLA en el 500% en cinco años (2011-2016), así como su capacidad productiva mundial.

Ercros ha iniciado recientemente una nueva línea de producción de materiales bioplásticos, denominada ErcrosBio®. Estos materiales son de origen bio y en el final de su ciclo de vida son biodegradables o compostables.

Actualmente Ercros dispone de dos gamas de materiales ErcrosBio®:

            • ErcrosBio® L: Biopolímeros basados en el PLA.
            • ErcrosBio® PH: Biopolímeros basados en el PHA.

Los bioplásticos, nuevos materiales para un futuro más sostenible