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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
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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 (sbaos@invenia.es)
Invenia
Avda. Abrantes, 16 28025-Madrid
Tel. +0034 915695591 www.invenia.es
Supervisión del programa
Belén Lanuza (blanuza@aedhe.es)
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 (jcuervo@aedhe.es)
CDT AEDHE
C/Rioja, s/n – Centro de Empresas 28820-Coslada (Madrid)
Tel. +0034 918895061 www.cdtvirtual.com
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“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
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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
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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.
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* 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
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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.
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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.
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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:
9 Cambios en los formatos de
envasado
9 Cambios en los materiales de envasado
9 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.
9 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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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:
9 La respuesta de los consumidores a los costes, que hoy día son de 2 a 4
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veces más altos que para los plásticos convencionales.
9 La futura legislación.
9 El logro de la biodegradabilidad total. 9 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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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.
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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.
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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
