Gorgonio Lopez Tolentino.pdf - Repositorio CIQA

(1)

CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN QUÍMICA APLICADA

- - -

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS PLASTICOS DEGRADABLES PARA SU APLICACIÓN EN LA AGRICULTURA SUSTENTABLE O

ECOLOGICA

CASO DE ESTUDIO

PRESENTADO COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL GRADO DE:

ESPECIALIZACIÓN EN QUÍMICA APLICADA

OPCIÓN: AGROPLASTICULTURA

PRESENTA:

Ing. Gorgonio López Tolentino

CEWTRC) DE INFORMACióli.

1 2 NOV 201

R ECIBmQ'

SALTILLO, COAHUILA SEPTIEMBRE DE 2012

(2)

CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN QUÍMICA APLICADA

ECOLOGICA

CASO DE ESTUDIO

ESPECIALIZACIÓN EN QUÍMICA APLICADA

OPCIÓN: AGROPLASTICULTURA

PRESENTA:

¡ng. Gorgonio López Tolentino

Ó t UWUO

12 NOV L3IZ

R ECIBQ

(3)

CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN QUÍMICA APLICADA

ECOLOGICA

CASO DE ESTUDIO

ESPECIALIZACIÓN EN QUÍMICA APLICADA

OPCIÓN: AGROPLASTICULTURA

PRESENTA:

Ing. Gorgonio López Tolentino

/,a

-

M.C. Adrián Méndez Prieto

EVALUADORES:

M.C. Juanita

CINTRO O ÇORMACIÓ

12 NOV 2OL

ZECIB4flO

SALTILLO, COAHUILA SEPTIEMBRE DE 2012

(4)

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS PLÁSTICOS DEGRADABLES PARA SU APLICACIÓN EN LA AGRICULTURA SUSTENTABLE O ECOLÓGICA

INDICE GENERAL

Pagina INDICEGENERAL

...

INDICEDE CUADROS

...

INDICEDE FIGURAS

... iv

DEDICATORIA

.... ... vi

AGRADECIMIENTOS

...

^Vii INTRODUCCION

...

⁰¹

Objetivos

...

⁰³

REVISION BIBLIOGRAFICA

... . ... 04

Plástico...

⁰⁴

Clasificación de los Plásticos...

⁰⁴

Segúnsu Origen ... . ... ... 04

Según su Comportamiento Frente al Calor...

⁰⁵

Aplicación de los Plásticos en la Agricultura...

⁰⁶

Plásticos Convencionales ... . ... 17

Situación Actual del Plástico en la Agricultura Mundial...

¹⁸

Situación del Plástico en la Agricultura Mexicana...

¹⁹

Agricultura Sustentable ó Ecológica ... ... ... 20

La Agricultura Sustentable en México ... . ... 25

Degradación del Plástico...

²⁶

Clasificación del Plástico de Acuerdo a la Facilidad de la Degradación... 28

Formas de Degradación de Plásticos...

³⁰

Degradación Termo Oxidativa ... . ... . ... 30

Degradación Hidrolítica ... . ... 32

Fotodegradación ... . ... . .... . ... 33

Termodegradación...

³⁶

Oxodegradación...

³⁷

Biodegradación...

³⁹

Factores que Afectan en la Biodegradación ... ... 41

Polímeros Biodegradables...

⁴⁶

Polímeros Naturales Biodegradables ... .... 47

Polímeros Naturales Biológica o Químicamente Modificados ... . ... 54

Acetato de Celulosa (CA)...

⁵⁶

(5)

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS PLÁSTICOS DEGRADABLES PARA SU APLICACIÓN EN LA AGRICULTURA SUSTENTABLE O ECOLÓGICA

Esteres de Lignocelulosa...

⁵⁷

Polihidroxialcanoatos (PHA)... 58

Poli vinil Alcohol (PVA) ... . ... 60

Polímeros Sintéticos Biodegradables ... . ... 62

Polihidroxibutirato-polihidroxihexanoato (PHBH)... 63

Acido Poli láctico (PLA) ... . ... 63

Policaprolactona (PCL)... 65

Ácido Poliglicólico (PGA)... 65

Acetatode Polivinilo ... . 66

Polietileno... 66

Polietileno Modificado con Aditivos ... . ... 67

Ventajas de los Polímeros Degradables... 68

V. ESTADO ACTUAL DEL CONOCIMIENTO SOBRE EL TEMA... 71

VI

.

AREAS DE OPORTUNIDAD...

83

VII

.

CONCLUSIONES...

86

VIII. LITERATURA REVISADA ... . ... . ...

87

Especialización en Química Aplicada con opción en "AGROPLASTICULTURA" ji

(6)

INDICE DE CUADROS

Pagina Cuadro 1.

Polímeros sintéticos más utilizados en la agricultura y sus

aplicaciones... . ... . ... 17

Cuadro 2.

Estimaciones de consumo de plástico para producción agrícola,

entoneladas ... . ... . ... .. 18

Cuadro 3.

Afiliados a la IFOAM según región continental (2002)... 23

Cuadro 4.

Mercado de productos ecológicos, adquisiciones realizadas 1997

y2000... 24

Cuadro 5

Destino de la producción agroecológica en el año (2000)... 25

Cuadro 6.

Diferentes plásticos degradables y sus aplicaciones... 29

Cuadro 7.

Diferentes formas de degradación, el agente causante, el efecto y

los productos de la degradación... 30

Cuadro 8.

Diferentes microorganismos involucrados en la biodegradación

de polímeros naturales, sintéticos y degradación del almidón en mezclas poliméricas sintéticas...

45 Cuadro 9.

Plásticos de acolchado evaluados... 74

Cuadro 10. Temperatura (°C) media del suelo a una profundidad de 5 cm

80

Cuadro 11. Rendimiento promedio de maíz y algodón...

81

Cuadro 12. Las tasas de degradación de las películas de PE enterradas en el

suelo... . ... . ... . ... 81

Cuadro 13. Estimaciones de consumo de plástico para producción agrícola

en diferentes áreas, en toneladas... 84

¡jj

(7)

INDICE DE FIGURAS

Pagina Figura 1.

Instalación mecánica de acolchado plástico sobre el surco para

cultivo de papayo ... . ... 06

Figura 2.

Cubierta flotante de polipropileno utilizada para protección

inicial del cultivo... 07

Figura 3.

Aplicación de microtúneles de polietileno para protección del

cultivo... 07

Figura 4.

Aplicación de plástico de polietileno en invernaderos para

protección de cultivos... 08

Figura S.

Aplicación del plástico en el sistema de riego por goteo en la

agricultura... .. ... 09

Figura 6.

Aplicación del plástico en la hidroponía como depósito de

agua... . ... . ... 09

Figura 7.

Geomembranas aplicados a pozos captadores de agua para riego

oganado... 10

Figura 8.

Aplicación de las mallas para reducción de radiación en los

cultivos... . ... 10

Figura 9.

Ensilado de forraje para alimentación del ganado en tiempos de

sequía... . ... . ... 11

Figura 10.

Almacenamiento de forraje fermentado para alimentar ganado en

épocas de sequía... 11

Figura 11.

Bolsas de malla de diferentes colores para empaque de productos

agrícolas... . ... . ... 12

Figura 12.

Bolsa plástica de polietileno para envasado de verduras... 13

Figura 13.

Empaque de plástico rígido de polietileno para empaque de

ensaladas... . ... . ... .. ... . 13

Figura 14.

Empaques de plástico rígido para frutos pequeños y suaves 14

Figura 15.

Bolsa orgánica para el empaque prematuro de banano... 14

Figura 16.

Plástico orgánico a base de almidón para el empaque de banano

deexportación... 15

Figura 17.

Residuos plásticos y vegetales generados de invernadero y

acumulados en terrenos baldíos... 16

Figura 18.

Acumulación de residuos plásticos agrícolas en los campos

agrícolas... . ... .... ... ... 16

Figura 19.

Incineración de residuos plásticos generados por la agricultura 16

Figura 20.

Agricultura ecológica con rotación de cultivos... 22

Figura 21.

Porcentaje de afiliados por región a la IFOAM

(2012)...24

Figura 22.

Espectro de radiación electromagnético ... . ... 34

Figura 23.

Escisión o ruptura al azar a lo largo de la cadena polimérica del

poliestireno... ...37

Figura 24

Mecanismo de la biodegradación por mi

..

croorganismos bajo

Especialización en Química Aplicada con opción en "AGROPLASTICIJLTURA"

iv

(8)

condiciones aeróbicas (Mueller, 2003)...43

Figura 25.

Polímeros biodegradables de uso más generalizado...47

Figura 26. A la izquierda la representación de una proteína, que incluye un

grupo amida (derecha superior) para formar la poliamida...48

Figura 27.

Niveles de organización de las proteínas (Ruiz, 2009)...49

Figura 28.

PE-15 (Parte expuesta)...

75

Figura 29.

PE-15 (Parte cubierta)...

75

Figura 30.

MAT-15 (Parte expuesta) ... . ... ... 75

Figura3l.

MAT- 15 (Parte cubierta) ... 75

Figura 32.

SOLP G-80 (Parte expuesta) ... ... 76

Figura 33.

SOLP G-80 (Parte cubierta)... 76

Figura 34.

BARB LN-1 (Parte expuesta)... 76

Figura 35.

BARB LN-1 (Parte cubierta) ... . ... 76

Figura 36.

Porcentaje de biodegradación de almidón plastificado con glicerina... 77

Figura 37.

Empaque de plástico natural a base de almidón para el empaque debanano... 78

Figura 38.

Empaque de polietileno convencional para el empaque de banano... . .... 78

Figura 39.

Resultados por el uso de empaque con polietileno convencional 78

Figura 40.

Aplicación de acolchado y microtúnel en cultivo protegido de fresa... . ... 80

Figura 41

Instalación interior de la recicladora de plástico TYRMA... 82

Figura 42.

Instalación interior de equipo y maquinaria de la recicladora de

plástico TYRMA ... . ... 82

(9)

DEDICATORIA

Dedico este trabajo a Dios, por permitirme realizarlo y por poner en mi camino a personas que contribuyeron de manera directa en la perfección del documento, aprovechando también para pedirle que siga cuidando mi camino y me guíe por el sendero más correcto. GRACIAS DIOS

A mi madre Adela Tolentino San Agustín, que en estos momentos no puede estar conmigo por la distancia que nos separa, pero le dedico este trabajo con todo cariño. A mi papá Guillermo López González, que ya no está conmigo, pero que desde donde esta, él me esta mirando.

A mi familia, a mi esposa Mayra Guadalupe Vázquez Gutiérrez, a mis hijos Goretti Guadalupe y Diego Misael, les dedico este trabajo con todo mi amor y por todo el apoyo que me brindaron.

A mis Hermanos Martha, Domingo y a todos los que ya no puedo ver

A mis suegros Ruperto Vázquez y Carmela Gutiérrez, por el apoyo de su parte, que de alguna manera contribuyeron.

A mis amigos Aidé, Marcos, Habacuc, gracias.

A mis compañeros de la especialidad, Zoila, Nadia, Enrique, Eddy y Román.

Especialización en Química Aplicada con opción en "AGROPLASTICULTURA" vi

(10)

AGRADECIMIENTO

A CIQA (Centro de Investigación en Química Aplicada), por la estancia que me brindó, por los conocimientos que obtuve en esta institución y por todo el apoyo que obtuve para realizar este trabajo.

Al personal de posgrado, Dr. Luis Ernesto Elizalde, M.C. Gladys de los Santos, Nancy Espinosa e Imelda, Gracias.

Al Dr. Ricardo Hugo Lira Saldivar, por su apoyo y colaboración para dirigir éste trabajo.

A mis evaluadores M.C. Juanita Flores Velásquez y M.C. Adrián Méndez, que se empeñaron en perfeccionar este trabajo y por todo el apoyo que me brindaron

A mis profesores de la especialidad, Dr. Antonio Cárdenas, Dr. Luis Ibarra, Dr. Luis Villarreal, Dr. Santiago Sánchez, M.C. Rosario Quezada, M.C. Juanita Flores, M.C.

Eduardo Treviflo e Ing. Felipe Hernández.

i.

(11)

INTRODUCCION

El uso de plásticos sintéticos se ha extendido ampliamente en el mercado, debido a sus propiedades consistentes en peso ligero, hidrofobicidad, estabilidad química, resistencia especial a los químicos corrosivos y al deterioro biológico. Esto lo caracteriza de ser difícilmente degradables y permanecer durante siglos en la naturaleza. De todos los sectores de aplicación de los materiales plásticos, el 60% representa los que desechan en corto tiempo debido a esto en los últimos diez años se ha puesto gran interés en el desarrollo de nuevos plásticos degradables que posean propiedades comparables con estos polímetros a un costo equivalente (Odusanya et al., 2000) para evitar la acumulación de materiales sólidos en el medio ambiente.

Desde el punto de vista económico y social, uno de los problemas más fuertes e importantes a que se enfrenta México es llevar a cabo las actividades agrícolas, provocado en gran parte por las condiciones climáticas tan variables que imperan en el país. La variación en la distribución de las lluvias y las temperaturas producen una gran diversidad de climas. En las regiones áridas la precipitación es escasa o nula por lo que es necesario cambiar los patrones de cultivos utilizando cultivares resistentes a la sequía y mejorando las prácticas de riego como: Precisión en la aplicación y cantidad para otorgar a la planta la cantidad de agua que necesita y en el momento adecuado para hacer el uso eficiente de este recurso, (Morán et al., 2005).

El plástico es una herramienta agrícola en permanente evolución constituyendo uno de los elementos que contribuye a impulsar el rendimiento de la agricultura moderna.

El uso de plásticos en agricultura responde a la necesidad de lograr incrementos en calidad y cantidad en la producción agrícola. Su uso favorece una disminución del consumo de agua y consigue un microclima en la zona de crecimiento de las plantas, con lo que se incrementa la productividad. Además, posee una ventaja clave respecto a otros materiales por su peso, esta baja densidad favorece su manejo, colocación y transporte. Las principales aplicaciones del sector son los invernaderos, túneles, acolchados, mallas de sombreo, tuberías de riego por goteo, bolsas para cultivos hidropónicos y plásticos foto selectivos para control de plagas y enfermedades. El material que goza de mayor demanda es el polietileno de baja densidad (PEBD) (Robles et al., 2005).

Especialización en Química Aplicada con opción en "AGROPLASTICULTURA"

(12)

Sin embargo, uno de los principales problemas que afectan al medio ambiente ha sido el incremento en el uso de los materiales plásticos y sus desechos. Si se considera que a nivel mundial se cultivan en aproximadamente 780,000 hectáreas (ha) de invernaderos y túneles, de los cuales 138,000corresponden a Asia, 95,000 a la Cuenca Mediterránea y 15,600 en el Continente Americano (Ambiente Plástico, s/f) y que se calcula que para túneles altos se utiliza un promedio de 2,250 kgha-1 de plástico y para invernaderos de 3 a 4,000 kg•ha-1, con una vida útil de 2.5 a 3 años, se tendría un desecho anual de plástico de 902 y 1,500 kg'ha-1 para túneles altos e invernaderos, eso sin contar con los desechos de acolchado plástico, malla sombra, bolsa para cultivo sin suelo, rafia para tutoreo y cintilla de riego, entre otros. Esto nos da una idea del nivel de desechos plásticos agrícolas y que actualmente a la mayoría de ellos no se les da ningún tratamiento, reciclado o uso para generación de energía ya que para deshacerse de ellos los queman o los confinan en el suelo, representando un problema ambiental ya que una vez cumplida su misión hay que retirar miles de kilómetros cuadrados de plástico sucio, además de contaminado con residuos de los agroquímicos utilizados en el control fitosanitario de los cultivos, lo que representa un problema para su reciclado (Reyes, 2008).

Otra solución a la problemática generada por el uso indiscriminado de plásticos sintéticos y su persistencia en el ambiente ha estimulado la investigación para el desarrollo de nuevos materiales y métodos de producción que permitan generar plásticos que presenten las mismas propiedades pero que tengan un periodo de degradación más corto. Se han desarrollado cuatro tipos de plásticos degradables: los fotodegradables, los biodegradables, los biodegradables sintéticos y los completamente biodegradables naturales (Segura et al., 2007).

Sin embargo, no en todas las técnicas de agrícolas que utilizan plásticos (películas para acolchado, micro y macrotúneles, cubiertas flotantes e invernaderos) es deseable que sean degradables para evitar la acumulación de residuos plásticos, es por eso que los objetivos de este trabajo son:

(13)

OBJETIVOS

Generar información para los productores sobre las ventajas y desventajas de utilizar plásticos degradables, para que sean aplicados a los sistemas de producción obteniendo los mismos efectos que los plásticos convencionales como: Incremento en el rendimiento, precocidad, resistencia mecánica y más características que proporcionan los plásticos sintéticos.

Recopilar información sobre la situación actual del uso indiscriminado de plásticos, de los problemas que se están causando a la biodiversidad y analizar de que manera podemos contribuir a la disminución de estos daños mediante la utilización de materiales que puedan ser regresados al suelo, que puedan ser utilizados por los microorganismos y estos a la vez contribuyan a mejoramiento de los suelos.

Especialización en Química Aplicada con opción en "AGROPLASTICULTURA" 3

(14)

REVISION BIBIOGRAFICA Plásticos

La palabra plástico se refiere a ciertos tipos de materiales sintéticos obtenidos mediante fenómenos de polimerización o multiplicación artificial de los átomos de carbono en largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos. En general, son derivados del petróleo, aunque algunos se pueden obtener a partir de otras sustancias naturales (Segura et al., 2007).

Inicialmente el término plástico hacía referencia a la propiedad de la arcilla de poder ser moldeada, aunque en realidad, se hace referencia a que un polímero también es un plástico:

ciertos materiales sintéticos que pueden moldearse fácilmente y en cuya composición entran principalmente derivados de la celulosa, proteínas y resinas (Flores 2009). Por su parte, Montelongo y Valdez (2010) mencionan que el término plástico en su significación más general, se aplica a las sustancias de distintas estructuras y naturalezas que careceñ de un punto fijo de ebullición y poseen durante un intervalo de temperaturas propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones.

Los plásticos están constituidos por macromoléculas llamadas polímeros, cuya base son unidades más pequeñas llamadas monómeros unidas entre sí (Chandra y Rustgi, 1998).

Clasificación de los Plásticos

La mayoría de los plásticos proceden de productos obtenidos del petróleo y en menor medida de derivados del carbón y la celulosa de las plantas, de manera que se pueden clasificar de diferentes maneras: Según el origen del monómero, por su comportamiento frente al calor, la reacción de síntesis, según su estructura molecular y en elastómeros o cauchos

Según su Origen

Con base a lo reportado por Escudero (2011) los polímeros se clasifican de acuerdo a su origen en naturales, semisinteticos y sintéticos.

/ Polímeros Naturales: Son polímeros cuyos monómeros son derivados de productos de origen natural como la celulosa, el caucho, las caseínas, etc. Algunos ejemplos son celuloide, celofán, madera, goma.

(15)

( Polímeros Semisintéticos: Se obtienen por la transformación química de los polímeros naturales, sin destruir su naturaleza macromolecular como la seda artificial obtenida a partir de la celulosa.

'7 Polímeros Sintéticos: Son aquellos que tienen origen en productos elaborados por el hombre, derivado principalmente del petróleo, se obtienen por vía sintética, por al menos dos métodos, el de adición y el de condensación a partir de sustancias de bajo peso (Flores, 2009).

Según su Comportamiento Frente al Calor

Una de esas características de los polímeros, es de que si se eleva la temperatura del material a un rango de entre 150 y 225°C, en promedio, se convierte en un material que puede ser conformado o moldeable ya que se encuentra en un estado de plasticidad, sin embargo, hay algunos materiales que una vez que han pasado por este proceso de calentamiento ya no es posible volverlos a calentar. De esta característica tan importante de los polímeros podemos obtener una nueva forma de clasificarlos:

De acuerdo a un reporte reciente de Escudero (2011) los polímeros se clasifican en base a sus propiedades químicas.

'7 Termoestables: Son materiales que una vez que han sufrido el proceso de calentamiento-fusión y formación-solidificación, se convierten en materiales rígidos que no vuelven a fundirse. Generalmente para su obtención se parte de un aldehído.

(resinas fenólicas, úricas, melamínicas, de poliésteres, epóxido y poliuretano).

'7 Elastómeros: Son polímeros que pueden deformarse por un agente y al momento de ausentarse ese agente deformador, el polímero puede volver a su estado normal. Se caracterizan por su gran elasticidad, adherencia y baja dureza, estructuralmente son intermedios entre los termoestables y los termoplásticos. Los elastómeros pueden ser naturales (celuloide, celofán, galatita o cuero artificial, goma dura y esponjosa) o sintéticos (caucho, neopreno, silicona).

'7 Termoplásticos: Estos polímeros tienen la facilidad para ser fundidos y por lo tanto pueden ser moldeados con nuevas formas que se conservan al enfriarse debido a que las moléculas están unidas por débiles fuerzas que se rompen con el calor

(16)

(polivinílicos, poliestireno, poliolefinas, polimetacrilatos, poliamidas, policarbonatos, fluorocarbonos) (Galdón, 2010).

Aplicación de los Plásticos en la Agricultura

De acuerdo a las aplicaciones de los plásticos y los beneficios de las diferentes técnicas, se presentan una pequeña puntualización de cada una de ellas.

Acolchado de suelo: Esta técnica consiste en colocar una película plástica sobre el surco o cama de cultivo y se utiliza para ahorrar agua, obtener cosechas más precoces y mayores, de mejor aspecto comercial y estado sanitario ya que conserva la humedad, mantiene buena estructura, mejora la utilización de los abonos, brinda protección en la germinación y emergencia de las plantas, disminuye el número de frutos dañados y elimina malas hierbas cuando se utilizan plásticos opacos. Entre los polímeros aplicados a la agricultura se destaca al polietileno de baja densidad por las características de flexibilidad y precio económico (Figura 1).

Figura 1. Instalación mecánica de acolchado plástico sobre el surco para cultivo de papayo (eldialogo.ning.com/photo/acolchado-para-papaya-en-oaxaca-2).

Cubiertas flotantes: Son láminas de materiales plásticos (polietileno de baja densidad, polipropileno y poliésteres) que se colocan sobre el cultivo después de la siembra o la plantación y se van elevando con su crecimiento. Las cubiertas flotantes o mantas térmicas crean un microclima favorable para las plantas en una época y zona determinada del crecimiento y con ello, se favorece una calidad más homogénea, mayores calibres y cierta precocidad (1 a 2 semanas de protección). También disminuye la necesidad de tratamientos fitosanitarios. En general es una técnica de bajo costo y fácil de utilizar (Figura 2).

(17)

Figura 2. Cubierta flotante de polipropileno utilizada para protección inicial del cultivo (Fuente: Dr. R. Hugo Lira).

Microtúneles: Son láminas de plástico flexible que se adaptan perfectamente a estructuras semicirculares y sencillas que producen el efecto invernadero deseado en los cultivos de porte bajo (Figura 3). Los pequeños túneles tienen como objetivo principal aumentar la precocidad en la plantación, protege contra frío, viento o heladas, mayor eficiencia abonos y riego, además protege de plagas y enfermedades. El polímero más utilizado es el polietileno de baja densidad, por la flexibilidad y bajo costo.

Figura 3. Aplicación de microtúneles de polietileno para protección del cultivo

(18)

Figura 7. Geomambranas aplicados a pozos captadores de agua para riego o ganado (perutapiz.com/geomenbrana.php).

Mallas plásticas: La aplicación de las mallas en la agricultura tiene dos vertientes bien definidas que son las aplicaciones para producción, y las de postproducción o envasado. Los materiales con los que se fabrican mallas y tutores son fundamentalmente, polietileno de alta densidad y polipropileno; estas pueden ser tejidas o extruidas (Figura 8). En España o Italia, por ejemplo, se emplea más la malla tejida que la extruida; sin embargo en Estados Unidos la tendencia es a la inversa.

Figura 8. Aplicación de mallas para reducción de radiación en cultivos.

(sanquets.com/aplicaciones.php).

Además de las aplicaciones mencionadas el uso de los plásticos también se ha introducido en las explotaciones agropecuarias, sistemas de ensilado de forrajes (Figuras 9 y 10) para alimentar al ganado en épocas de sequia y cubierta de las naves y cercado de corrales para el ganado.

(19)

(Fuente: Dr. R. Hugo Lira).

Invernaderos: Son construcciones que sirven para optimizar el control de las condiciones climáticas del cultivo mediante el uso cubiertas plásticas (Figura 4) que filtran la radiación solar y la distribuyen en toda el área de cultivo y lo aíslan del exterior. La película plástica permite el paso de la radiación emitida por el sol, que es responsable del calentamiento del invernadero e impide la salida de la radiación emitida por el suelo con la agregación de aditivos para darle termicidad. También permite producir en épocas y en zonas en la que es casi imposible producir a campo abierto.

Figura 4. Aplicación de plástico de polietileno en invernaderos (Fuente: Dr. R. Hugo Lira).

Riego: La modernización de los sistemas de riego implica el empleo masivo de materiales plásticos (Figura 5). Los materiales plásticos en general, y más concretamente las tuberías de polietileno, se utilizan tanto en las canalizaciones primarias para el transporte como en las redes secundarias de distribución y en los ramales del riego localizado para conducir el agua al cultivo. El segundo material plástico utilizado en sistema de riego es el PVC, por su alta resistencia a la ruptura, la desventaja es su alto costo, por esta razón, muchos agricultores se inclinan por el uso del polietileno.

(20)

Figura 9. Ensilado de forraje para alimentación del ganado en tiempos de sequía (312898.blogspot.mx/).

Figura 10. Almacenamiento de forraje fermentado para alimentar ganado en épocas de sequía.

(plasticosdeempaque.com/polietileno-agricola.php).

Empaque: La importancia de los plásticos utilizados para empaque radica en que debe garantizar la conservación de su contenido y minimizar los riesgos de pérdidas a lo largo de toda la cadena, desde la fabricación del producto hasta el consumo. Puede actuar como barrera ante el oxígeno, la luz, la humedad ambiente, etc. Es por eso que más del 60% de los plásticos utilizados en el empaque se desechan en corto tiempo, pasando a ocupar un gran volumen en los rellenos sanitarios, Ramos (2011) menciona que solo en la Ciudad de México en los últimos 10 años, se ha duplicado la generación de basura de plástico al pasar de 750 toneladas en promedio diario a 1,500, lo que representa aproximadamente el 14% del total de los residuos generados al día en el DF, unas 12,500 toneladas.

Además de los plásticos para empaque de productos lácteos, cárnicos, agua, refrescos, etc., se encuentran los que se utilizan para empaque en la agricultura como son los envases de

(21)

Figura 5. Aplicación del plástico en el sistema de riego por goteo en la agricultura (civiagro.com/sistemas_de_riego_por_goteo.php).

Hidroponía: El cultivo "sin suelo" es una tecnología aplicada a los cultivos hortícolas, fue desarrollado por la necesidad de mejorar el control nutricional de las plantas y de prescindir de suelos muy contaminados (Figura 6). Durante la década de los 80's se basaron en la utilización de materiales plásticos, fundamentalmente fabricados con lámina coextruída de polietileno.

Figura 6. Aplicación del plástico en hidroponía como depósito de agua.

Bordos de captación de agua: En el mundo se calcula que hay un volumen de 18 mii millones de m3 de agua acumulada en pequeños embalses impermeabilizados mediante el uso de láminas plásticas o geomembranas (Figura 7) la mayoría repartidas entre Europa, América y el norte de África. El plástico más utilizado es el polietileno de baja densidad.

(22)

pesticidas y otros productos agrícolas, así como los plásticos utilizados para el empaque de frutas y verduras.

Bolsas de malla: Este tipo de material tiene amplio uso, siendo frecuente encontrar en ellos papas, cebolla, repollo, nabos y cítricos (Figura 11). Además de su costo bajo, la malla tiene la ventaja de permitir el paso de las corrientes de aire, aunque entre sus desventajas se encuentran que no se apilan bien y las bolsas pequeñas no ocupan eficientemente el espacio interior de los empaques de fibra corrugada, además no ofrecen protección a la luz o los contaminantes y el producto puede llegar al consumidor en mal estado.

Figura 11. Bolsas de malla de diferentes colores para empaque de productos agrícolas (poscosecha.com/es/empresas/sacosconbanda/_id: 36697,seccion:catalogo_de_pro ductos,producto: 10144/).

Bolsas plásticas: Este tipo de empaque (compuestos por películas de polietileno) es el material predominante para envasar frutas y vegetales (Figura 12), tienen bajos costos, son claros, permiten la inspección fácil del contenido. La desventaja es que presentan unas propiedades muy pobres al funcionar como barreras, ante los gases y la humedad, muchos frutos producen etileno como parte de su actividad metabólica, provocando su madurez y envejecimiento y que los productos conserven su calidad por menos tiempo.

(23)

Figura 12. Bolsa plástica de polietileno para el envasado de verduras

Empaques rígidos plásticos: Los empaques con tapa y fondo formados por uno o dos pedazos de plástico son generalmente plástico rígido (Figuras 13 y 14). Este tipo de empaques ganan popularidad porque son baratos, versátiles, brindan protección óptima al producto y su presentación es muy agradable. Se emplean en productos de alto valor comercial, como algunas frutas pequeñas, bayas, setas o productos que se dañan fácilmente al ser aplastados, como en productos pre cocido y ensaladas.

(angelfire.com/ia2/ingenieriaagricOla/empaqUes.htm).

Figura 13. Empaque de plástico rígido de polietileno para empaque de ensaladas (infoagro.com/noticias/20 11 / 11 / 1921 2_envasebiodegradableproductos_frescO s.asp).

(24)

VENTAJAS Y DESVENTAUS Pp LOS PLÁST!COS DEGRADABLES PARA SU APLICACIÓN EN LA AGRICULTURA SUSTENTABLE O ECOLOGICA

Figura 14. Empaques de plástico rígido para frutos pequeños y suaves

En Colombia se empiezan a utilizar plásticos orgánicos para el empaque prematuro de bananos (Figura 15) para proteger a los racimos del ataque de bajas temperaturas. Otro plástico orgánico que está elaborado a base de almidón (Figura 16) que utilizan para el empaque de banano cosechado, estos tienen la ventaja de intercambiar gases con el exterior evitando la acumulación de etileno para disminuir la aceleración de la madurez de las frutas prolongando su vida de anaquel y así se puedan embarcar a grandes distancias.

Tienen la ventaja de ser permeables al vapor y oxigeno evitando que los productos suden y se mantengan frescos por más tiempo. Las fundas bananeras se colocan cuando todavía ninguna de las brácteas ha abierto para evitar daños por insecto, logrando mayor rendimiento y calidad (Cubillo et al., 2002).

Figura 15. Bolsa orgánica para el empaque prematuro de banano (Cubillo et al., 2002).

(25)

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS PLÁSTICOS DEGRADABLES PARA SU APLICACIÓN EN LA AGRICULTURA SUSTENTABLE O ECOLOGICA

Figura 16. Plástico orgánico a base de almidón para el empaque de banano de exportación (alecoconsult.com/index.php?id=empaques-biodegradables).

e las a !'9!

4

^{en la}

anteriormente, en las que se utilizan plásticos convencionales que son persistentes en el medio ambiente, por lo que un tratamiento inadecuado de eliminación de los residuos de materiales plásticos es una fuente significativa de contaminación ambiental, teniendo también un impacto muy costoso sobre la gestión de los residuos, produciendo una contaminación ambiental de gran consideración, además de la contaminación visual que se deja ver por los campos agrícolas (Figuras 17 y 18) una vez que ha finalizado el ciclo del cultivo.

De ninguna manera se justifica el uso de plásticos de larga duración para aplicaciones de vida corta, sobre todo cuando existe un peligro creciente de perturbación del medio ambiente. El uso indiscriminado de plásticos en la agricultura ha tenido muchos impactos ambientales negativos como:

' Impactos visuales desagradables

1 Generación de grandes cantidades de residuos plásticos

1 Disminución de la biodiversidad en todo el ámbito natural, (Knickel, 1999).

si Destrucción ecológica y medio ambiente atmosférico debido al uso de energías para su elaboración, (Lewuan, 2000).

si Invasión en todas las aéreas de insectos exóticos, (Andow, 2003).

si Cambios en el equilibrio de la infiltración y escorrentía del agua

EspehIaln en Química Aplicada cpn opción en "AGOPLAST1CULTJJM" 1

(26)

VENTAJAS y SYENTA4 L iSTICOS DEGRADA13LES PAR4 S!J APLICACIÓN EN LA AGRICULTURA SUSTENTABLE O ECOLOGICA

Algunos agricultores ven como alternativa la incineración (Figura 19) pero esto causa problemas al medio ambiente deteriorando la capa de ozono y nos generan problemas respiratorios por la liberación toxica de gases. (agricultura-en-linea.com/20 1 0/02/plasticos-en- la-agricultura-historia.html).

Figura 17. Residuos plásticos y vegetales generados de invernadero acumulados en terrenos baldíos. (infoagro.com/galeria/foto.asp?id=378).

Figura 18. Acumulación de residuos plásticos agrícolas en los campos agrícolas

Figura 19. Incineración de residuos plásticos generados por la agricultura (gem.es/descargas/residuos—agricolas/residuos_agricolas.html).

(27)

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS PLÁSTICOS DEGRADABLES PARA SU APLICACIÓN EN LA AGRICULTURA SUSTENTABLE O ECOLÓGICA

Muchos de estos materiales pueden ser reciclados, sin embargo, este proceso produce grandes cantidades de sustancias tóxicas que afectan notablemente el medio ambiente. Como alternativa viable a esta problemática surgieron los plásticos biodegradables. En contraste con los plásticos convencionales estos pueden ser producidos a partir de fuentes renovables de energía como carbohidratos (Bello, 2009).

No todas las técnicas de agroplasticultura pueden utilizar plásticos degradables ya que por ejemplo en las películas para cubierta de macrotúneles e invernaderos, lo que se requiere es que su vida útil sea de al menos 3 afios y que sus propiedades físico mecánicas no cambien durante este periodo, sin embargo los plásticos que se utilizan por un solo ciclo de cultivo, entre los que se encuentran principalmente las películas para acolchado, microtúneles y películas de empaque con ciertos usos específicos pudieran sustituirse por plásticos degradables, así como también aquellos plásticos utilizados especialmente para aplicaciones en la industria del envase y embalaje, sobre todo para los envases no recuperables (Bello, 2009).

Plásticos Convencionales

Los plásticos más utilizados en agricultura (Cuadro 1) según Gallego (2004) y Aamer y colaboradores (2008) son los que a continuación se mencionan.

Cuadro 1. Polímeros sintéticos más utilizados en la agricultura y sus aplicaciones.

PLÁSTICO USO

F,tllen

4e

pehft1a ngu1a para ln\ernaderos

Anidad

Polietileno de PcI iculas flux iblcs para invurnaderus, inicro y macrt tuneles, Baja Densidad acolu hados y mallas.

oruicf pVot ip wa In\ernaderos, Wheria' para

pohvnuto s1s*1a" de rlegçl

Polipropileno Principalmente en el uso de cubiertas flotantes y en la fabricación de mallas para casa sombra ^v'rafia.

Polj*Inato de cuhleftas pl ^1tIc^spara in ernaderos y algunas JJicciones corno eu u tura por sti rtsistenc1 i il iumpimiento (Vona etal., 1965).

En México se utiliza principalmente polietileno de baja y alta densidad. Las cintas de riego por goteo y los accesorios para riego ocupan el mayor volumen de plástico, seguido por

Especialización en Química Aplicada con opción en "AGROPLASTICULTURA" 17

(28)

el plástico para acolchado de suelos, y después el plástico para cubierta de invernadero (Esperanza, 2010).

Situación Actual de¡ Plástico en la Agricultura Mundial

Se calcula que el consumo mundial de plástico utilizado para la agricultura se ha duplicado pasando de 1'485,000 toneladas en 1985 a 2'847,000 toneladas en 1999 (Takakura y Fang 2002).

El consumo de plásticos para la agricultura mundial ha aumentado en un 60% desde 1991, alcanzando un nivel de 2'847,000 toneladas, agregándole el consumo directo antes y después de la producción (envasado, botellas) representa 3300,000 toneladas más, estimando un consumo mundial de 6'347,000 ton con un costo aproximado de 12 a 13 billones de dólares (Joüet, 2001), en tanto que para el atio 2005 el consumo de plásticos utilizados para la producción agrícola ascendió a 3'366,300 toneladas métricas conjuntando las diferentes técnicas de agroplasticultura (Cuadro 2), de las cuales se utilizaron para cubrir 14'000,000 ha de acolchado, 4'270,000 ha con sistemas de micro irrigación, 945,000 ha con túneles bajos, 780,000 ha entre invernaderos y túneles altos, 110,000 ha con cubiertas flotantes, 550,000 ha con ensilado y 26,250 ha con sistemas hidropónicos, en el caso de los cordeles de PP para heno y paja, se consumieron 190,000 toneladas de plástico para su fabricación

Cuadro 2. Estimaciones de consumo de plástico para producción agrícola, en toneladas

'Éécnica 1985 1991 1999 2002 2005

unle ba 16800 - 10€0Í) 178,0

Acolchado 270,000 3)70,000 6 () 000 070.000 730,300

27,000 40()Q0 42000 48,000

fl4tn

Invernaderos y 180,000 350,000 450,000 475,000 513,000 túneles altos

nsilado 14Q000 25 000 540 0000 5 60 000 60,000 Cordiks de PP lOO 000 140,000 204 00) 1 O 000 190.000

Sisteniç 5000 10000 20000 2000 26000

hidropónicos

Muro irru acion 21 60,000 000 625, 000 720,000 920,000

4 €00 j000 10,000 l75O00 201,000

TOTAL 1'145,000 1'739,000 2'847,000 3'038,000 3366,300 Los plásticos agrícolas para invernaderos se usan más en dos regiones que son principalmente: El lejano oriente (China, Japón y Corea) con casi el 80% de¡ total y el

(29)

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS PLÁSTICOS DEGRADABLES PARA SU APLICACIÓN EN LA AGRICULTURA SUSTENTABLE O ECOLÓGICA

Mediterráneo con cerca del 15% de la superficie total cubierta por invernaderos en todo el mundo. El desarrollo de esta actividad en Europa ha sido más lento, sin embargo en África y el Medio Oriente su crecimiento anual es del 15-20%. El país más interesado en esta actividad es China que ha aumentado la superficie de invernaderos de 4200 ha en 1981 a 125,000 ha en el año 2002 (Salmerón et al., 2006).

Situación del Plástico en la Agricultura Mexicana

En México, el uso de los plásticos en la agricultura iniciaron con el uso de bolsas de polietileno negro para la producción forestal hasta hoy, muchos son los avances que se han producido aunque el crecimiento aún es incipiente y la historia del plástico en la agricultura recién comienza (Munguía et. al., 2003). Los datos actuales indican que sólo 3.8% del consumo de plástico de nuestro país se destina a la agricultura, pero el tamaño potencial que este mercado podría tener es inmenso. Principalmente porque en México la diversidad de suelos, climas y microclimas favorece el desarrollo de la agricultura protegida.

Los plásticos en la agricultura es una manera muy efectiva de elevar la productividad del campo de México y su principal beneficio es el ahorro de agua. El plástico es una herramienta agrícola en permanente evolución y, en todo el mundo, es uno de los elementos que más sigue contribuyendo a impulsar el rendimiento de la agricultura moderna. Cada año nuevas tecnologías y productos abren la puerta a una gran cantidad de posibilidades que recién han comenzado a explorarse.

Las principales técnicas que se utilizan en México son el acolchado de suelos, invernaderos sistemas de riego y más recientemente es el uso de las mallas y casas sombra, utilizándose principalmente polietileno de baja y alta densidad. Las cintas de riego por goteo y los accesorios para riego ocupan el mayor volumen de plástico, seguido por el plástico para acolchado de suelos, y después el plástico para cubierta de invernadero (Esperanza, 2010).

En México, la horticultura protegida está en amplio crecimiento y desarrollo. En el año se reportaron alrededor de 10,000 ha, 300 con este sistema de producción presentado un elevado crecimiento en los últimos años (entre 20 y 25% anual). La Secretaría de Agricultura Ganadería, Pesca y Alimentación (SAGARPA), en 2010 reportó 11,760 ha, mientras que para el mismo año la Asociación Mexicana de Agricultura Protegida, Asociación Civil (AMHPAC) censó 15,300 ha. En general, los invernaderos constituyen 44% y la malla sombra 51% de la

(30)

superficie total (Perea, 2011). Los Estados que concentran el mayor número de hectáreas de cultivo en invernadero son: Sinaloa (22%), Baja California (14%), Baja California Sur (12%) y Jalisco (10%); en estas cuatro entidades se encuentra más del 50% de la producción total de cultivos protegidos (Juárez etal., 2011).

AMHPAC reporta que cuenta con más de 200 miembros distribuidos en 25 estados de la República Mexicana, los cuales producen bajo agricultura protegida en más de 5,664.4 hectáreas y distribuyen sus productos (pimiento, tomate, pepino y berenjena, entre otros) principalmente a Nogales, Arizona, San Diego California y Mc Allen, Texas (www.houseofproduce.com) . Entre sus miembros se encuentra, por ejemplo, Agrícola San Isidro, en Navolato, Sonora, quienes producen berenjena y pimiento en casi 24 ha de invernadero y 300 ha de campo abierto (Castro, 2007). Tricar/Del Campo cuenta con casi 1,000 ha con tecnología de riego y 50 ha con hidroponía para la producción de tomate roma, uva y TOV, además de pimiento y pepino europeo (Ley, 2010).

A nivel nacional existen alrededor de 15 empresas que producen y comercializan películas para uso agrícola, además de tuberías y diversos implementos elaborados con plásticos sumando alrededor de 280 mil toneladas, de las cuales 60 mil provienen de importación (21.4%). Ente las empresas productoras de plásticos agrícolas en México son:

PLAFUSA (Plásticos del Futuro S.A), Agrotemac, EPINSA (Equipos y Plásticos para Invernaderos S.A), POLINOR (Polietilenos del Norte), SUMIPPLAST (Suministro de películas plástiças, EPA (Exportadora de Plásticos Agrícolas, S.A. de C.V.).

(ambienteplastico .com/es/cont/PortadaIBajoja_sombra_artificiaprinter.php).

Agricultura Sustentable ó Ecológica

Uno de los grandes retos de la agricultura moderna es desarrollar técnicas que minimicen el impacto del medioambiente. En ese terreno, el plástico está aportando avances fundamentales. Los plásticos fotoselectivos para acolchado han demostrado ser herramientas sensacionales para combatir cierto tipo de plagas reduciendo la aplicación y consumo de fitosanitarios, también los plásticos especiales para la desinfección de suelos, han reducido drásticamente la emisión de gases a la atmósfera resultantes en la desinfección de los suelos agrícolas. Las geomembranas están evitando las habituales filtraciones de aguas contaminantes al subsuelo. Los envases de plástico, son la alternativa más económica y

(31)

VENTAJAS Y RESYENTAJAS DE LOS PLÁSTICOS DEGI.ADABLES PARA SU APLICACIÓN EN

fácilmente reutilizable. El medio ambiente y el plástico se llevan cada día mejor para proporcionar una agricultura menos contaminante (Esperanza, 2010).

La agricultura sustentable es una actividad agropecuaria que contribuye a mejorar la calidad ambiental y los recursos necesarios para tener una producción de alimentos y fibras vegetales, sin poner en riesgo la diversidad biológica y cultural. Tiene componentes tanto económicos, como ecológicos y sociales para lograr:

1 El mejoramiento y la conservación de la fertilidad del suelo con estrategias de manejo.

1 La satisfacción de necesidades humanas.

1 Mejora de la calidad de vida de la sociedad.

/ Minimización de impactos, protección y mejora del ambiente.

1 Durabilidad del sistema a largo plazo.

Las prácticas realizadas por la agricultura sustentable son: abonos verdes, cultivos tradicionales, integración de sistemas agrícola-pecuarios, rotación de cultivos para posibilitar la acumulación de residuos de distinta calidad que representan aportes de carbono para el suelo, mejora el balance tanto por la calidad como por la cantidad de residuos. El beneficio de estas prácticas consiste en que los cultivos explotan diferentes recursos, evitando la erosión y pérdida de nutrientes,

(ecQlogismo.com/2010/07/1 0/agricultura-sustentable).

Según el Dr. Darst, vicepresidente ejecutivo de Potash and Phosphate Institute (PPI), en Georgia, para que la agricultura sustentable se sostenga, para que mantenga satisfechas las necesidades actuales y futuras del mundo, debe proteger y mejorar la calidad del aire, del suelo y del agua; esto es, debe ser "amigable" con el medio ambiente. También debe hacer un mejor trabajo de comunicación con sus "clientes" los consumidores de alimentos del mundo.

(Darts, sin fecha).

La agricultura ecológica es un sistema de explotación agrícola autónoma basada en la utilización óptima de los recursos naturales evitando el empleo de productos químicos de síntesis utilizar organismos genéticamente modificados (para combatir plagas y enfermedades o para abonados) logrando de esta forma obtener alimentos libres de residuos (Figura 20), al mismo tiempo conservamos la fertilidad del suelo y respetamos el medio ambiente. Todo ello de manera sostenible y equilibrada (Robert 1978).

1

Especialización en Quíniea Aplicada con opción en "AGROPLASTICULTURA" 21

(32)

Figura 20. Agricultura ecológica con rotación de cultivos.

Según la Comisión Europea, la agricultura ecológica es un sistema de producción agrícola que proporciona al consumidor, alimentos frescos, sabrosos y auténticos al tiempo que respeta los ciclos vitales de los sistemas naturales. Para ello, la agricultura ecológica se basa en una serie de objetivos y principios, así como en unas prácticas comunes diseñadas para minimizar el impacto humano en el medio ambiente, mientras se asegura que el sistema agrícola funcione de la forma más natural posible. La agricultura ecológica también forma parte de una larga cadena de suministro (elaboración de alimentos, su distribución y comercialización y, finalmente, el consumidor) y está diseñada para aportar beneficios a grandes áreas como protección ambiental, bienestar de los animales, confianza del consumidor, la sociedad y la economía ya que se rige por normas y reglamentos que autorizan que los productos lleven logotipos y etiquetas ecológicos.

(ec .europa.eu/agriculture/organic/organic-farming/what-organices).

El control de plagas bajo cultivo ecológico está basado en métodos preventivos, potenciando su resistencia natural a estos agentes, se utiliza una buena rotación de cultivos para romper los ciclos de las plagas y las enfermedades, hacer uso de insectos parásitos o depredadores de plagas para lograr un equilibrio ecológico, también utiliza productos de origen natural como las piretrinas que se obtienen de las flores secas de los crisantemos, el extracto de ajo sirve para repeler la mosca blanca, pájaros y varias especies de chupadores. En

R

cuanto a la fertilización la composta es la base principal, se pueden enterrar plantas de leguminosas para la aportación de nitrógeno al suelo mejorando su estructura por mayor

u

(33)

YFTAJ44S Y DESYNTAMS DE LOS PLÁSTICOS DEGRADABLES PARA SU APLICACIÓN ^EN LA AGRICULTURA SUSTENTABLE O ECOL53 ICA -- presencia de microorganismos, facilitando el desarrollo de raíces y consecuentemente mejorando la retención de agua por parte del asuelo. Además se pueden utilizar los residuos de cosecha como acolchado, delimitando de alguna manera la presencia de malezas y disminuyendo la evaporación del agua y erosión de los suelos. Todo esto va encaminado a conservar los pocos ecosistemas que aun tenemos.

(es.wikipedia.org/wiki/Agricultura—ecol%C3%B3gica).

El sector de alimentos ecológicos constituye una actividad comercial en aumento con buenas perspectivas a largo plazo. A pesar de que se le ha dado mayor atención en el último decenio, la agricultura ecológica solo ocupa una pequeña parte de las tierras agrícolas que es aproximadamente un 2% en la unión Europea 0.1% en Estados Unidos y 1.34% en Canadá.

(Willer y Yussefi, 2003).

De acuerdo a datos de la International Federation of Organic Agriculture Movement (IFOAM) en poco más de 100 países se practica la agricultura ecológica y 750 organizaciones de productores están registrados. El mayor número de afiliados que representan el 45% del total, se encuentran en Europa Occidental, seguido por Asia y Oceanía, la región que presenta el menor número de afiliados es América Central-Sur con solo el 4% (IFOAM, 2002), mientras que para el año 2011 se incrementó a 870 afiliados (IFOAM, 2012), tal y como se muestra en el (Cuadro 3 y Figura 21 respectivamente).

Cuadro 3. Afiliados a la IFOAM según región continental (2002).

Región % de afiliados

Asia N, Oceanía

Africa 8

América Central-Sur 4

Especialización en Química Aplicada con opción en 23

(34)

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS PLÁSTICOS DEGRADABLES PARA SU APLICACIÓN EN LA AGRICULTURA SUSTENTABLE O ECOLÓGICA

IFOAM AFFIUATES BY REGION

TiiI *» Affat.s (Mamber Msodiiu md $w*ø) 0ucmb.d 2011

Mrica

Aita - Euloge

Ladi Am&a Noflh Amnc, Oceaaa

Figura 21. Porcentaje de afiliados por región a la IFOAM (2012).

Los principales mercados demandantes de productos orgánicos se encuentran en Europa, Estados Unidos y Japón, países industrializados cuya población se caracteriza por su alto nivel de ingresos, la demanda varia de acuerdo al país (Cuadro 4), así como las cifras en dólares que indican el desarrollo de las ventas en estos países demandantes.

Cuadro 4. Mercado de productos ecológicos, adquisiciones realizadas 1997 y 2000.

País Ventas, 1997 Ventas, 2000

(millones de dólares) (millones de dólares)

1,1 2400

Italia 750 1050

Reino1indo 4 100

Francia 720 850

Sui -

470

Dinamarca 375

Austtia 275

Holanda

Suecia

-

200

Europa Occidental 1 335 500

øl111 4OQ 8000

Canadá --- 00

IZOO 20O

Australia 170

-

12

(Pérez 2004)(CIESTAAM, 2002).

(35)

VENTA.!AS Y DESVENTAJAS DE LOS PLÁSTICOS DEGRADABLES PARA SU APLICACI JÓN N

La Agricultura Sustentable en México

El desarrollo de la agricultura sustentable en México inicio en la década de los 80'5 multiplicando la superficie constituyéndose en una opción económicamente viable para muchos pequeños productores. Nuestro país más que consumidor, se ha convertido en exportador de productos ecológicos generando en el año 2002 casi 140 millones de dólares en divisas con un crecimiento anual del 42% siendo los estados de Chiapas, Sinaloa y Baja California Sur quienes tienen una participación del 40%. El producto ecológico mas importante en México, es el café orgánico que representa del 69% del total (70838 ha) cultivados con productos orgánicos (Pérez, 2004).

De la producción ecológica de México, el 85% se destina a exportación, el resto se vende en el mercado domestico principalmente como producto convencional, el destino de las exportaciones de estos productos con Estados Unidos, Alemania, Holanda, Japón, Inglaterra y Suiza (Cuadro 5). La comercialización de productos orgánicos o ecológicos implica inspección y certificación de los métodos de producción empleados y es realizada por agencias extranjeras de los países importadores. A nivel nacional hay 7 organizaciones de productores orgánicos afiliados al IFOAM que son: Aires del campo, Sociedad Mexicana de Producción Orgánica, A.C., (en el Distrito Federal), el Centro de Investigaciones Interdisciplinarias para el Desarrollo Rural Integral (en Chapingo), Carnes Orgánicas de México, SA de CV. y Cultura Orgánica Integral, SA de CV (en Nuevo León), así como Trees for People, SA de CV (en Yucatán) (IFOAM, 2012).

Cuadro S. Destino de la producción agroecológica en el año (2000).

Producto Destino

Cie ETJ. Alcinaffia,

Ho1nJa Suiza, lapnn It ilia, Pinarn itci Epan i Itali i y Autraa

lvi in E 1 J 1 ipn Canadá,Inglaterra \ uti u u \ ( ^hilL

ngJQt Ju

Hortalizas El Japón. Inglaterra y Canadá Et r \A1mttn1tt

Vainilla EL y lapón

E U y

Aum

ⁿⁱ ¹

.Ajonjoli E. El

JJpa (CIESTAM, 2002).

Especialiración en Química Aplicada con opción en "AGROPLASTICULTURA" 25

(36)

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE OS PLÁT!COS pEGRADABLES PARA SU APUCACIÓN EN LA AGRICULTURA SUSTENTABLE O ECOLOGICA

Degradación del Plástico

Los plásticos convencionales se producen a partir de reservas fósiles de energía como el petróleo. Estos polímeros perduran en la naturaleza por largos períodos de tiempo y por tanto se acumulan, generando así grandes cantidades de residuos sólidos (Bello, 2009). Aunque no se degradan debido a que sus moléculas son muy grandes y son hidrofóbicas, sus productos de oxidación hidrofílicos mucho más pequeños si lo hacen y se degradan lentamente por un proceso llamado de degradación oxidativa que es una reacción de los radicales libres, mediante la cual el oxígeno atmosférico se combina con el carbono y el hidrógeno en el las moléculas de plástico, provocando una serie de consecuencias inevitables como:

y' Reducción del tamaño de las moléculas del polímero y el oxígeno se une a fragmentos moleculares

y' Pérdida de propiedades mecánicas como resistencia, elasticidad y flexibilidad;

y' Cambios de plástico: de repelente al agua (hidrofóbico) para humectar (hidrofílico) El plástico se desintegra, se hace quebradizo.

Mientras que la oxidación lenta/biodegradación de las poliolefinas es útil a largo plazo, es necesario acelerar este proceso drásticamente en dos etapas con el fin de hacerlo práctico en la gestión de la acumulación de productos de plástico desechados (Gho, ^{el al.,}2008).

Para el caso de los materiales fabricados con polímeros sintéticos, es necesario conocer los procesos que llevan a su degradación no sólo para establecer y, eventualmente, extender su durabilidad, sino también para permitir su destrucción deliberada, transformación o reciclado cuando haya finalizado la vida útil para la cual han sido diseñadas, evitando así problemas de contaminación ambiental. Algunos ejemplos de los efectos de la degradación de materiales son: el PE se hace quebradizo cuando se encuentra sometido a temperatura mayor que la ambiente en atmósfera de oxígeno (aumenta su fragilidad y se fragmentan las cadenas); el PVC se colorea después de períodos prolongados a la intemperie y el caucho se reblandece y hace pegajoso por rotura de las cadenas causada por agentes oxidantes. La degradación de polímeros es un proceso irreversible que conileva a la modificación de su estructura química y de sus propiedades físicas (es.scribd.com/doc/52910625/06-Cap-5-Degradacion-de-Plasticos).

La degradación del plástico es un proceso dirigido a modificar la estructura del polímero para hacerlo vulnerable y que desaparezca como residuo. En el proceso se observan

(37)

variaciones tanto físicas como químicas en el mismo. Las modificaciones más palpables se encuentran en la pérdida de brillo, color, formación de grietas, aparición de zonas pegajosas, y endurecimientos, provocando pérdidas de las propiedades.

La degradación de los residuos plásticos esta relacionadas con las diferentes formas de eliminación. En cualquiera de las diferentes formas no debe resultar la contaminación de suelos, medio ambiente y la seguridad de productos agrícolas. La medición y control de la degradación de los plásticos esta dado por tres factores.

Mecanismos: En este se realizan cambios químicos produciendo reacciones en el plástico con agroquímicos o cualquier otras sustancias químicas provocando fragmentaciones en las cadenas poliméricas y la erosión superficial es el resultado de la hidrólisis de estas cadenas (Wackett y Hershberger, 2001). Las enzimas como endoenzimas escinden en enlaces internos dentro de la cadena ó exoenzimas, que escinden en las unidades del monómero terminal de forma secuencial. Las endoenzimas pueden escindir en los enlaces internos de la cadena al azar que se traduce en una disminución rápida del peso molecular; la ruptura secuencial de los segmentos terminales provoca cambios menos dramáticos en el peso molecular. Bajo ciertas condiciones los microorganismos contribuyen a la degradación de polímeros a través de la ingestión, la masticación y la excreción. Todas estas vías son posibles rutas para la degradación del polímero (Schmitt y Fleming, 1998).

Condiciones ambientales: Son condiciones del ambiente (radiación, humedad, oxigeno) a la que se exponen durante su uso, también si se encuentra en contacto con aguas residuales, aguas dulces (Billingham et al., 2004). De acuerdo a la naturaleza del medio ambiente puede haber algún mecanismo más o menos eficiente para producir la degradación con un entorno de más o menos concentración de productos químicos que reaccionan con el plástico durante el proceso de degradación. Los factores que terminan de afectar la degradación son los microorganismos por la cual se le denomina

"biodegradación" en los que influyen la temperatura, nivel de humedad, presencia de oxigeno, concentración de enzimas y ácidos de metal (Liu y Horrocks, 2002).

Composición del polímero: Independientemente del medio ambiente, la degradación depende también de la composición química del polímero debido a que es un sustrato

(38)

YNTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS P4STLC PARA SI) ALCAIÓN EN LA AGRICULTURA SUSTENTABLE O ECOLOGICA

para las enzimas. El factor que determina la degradabilidad o biodegradabilidad es la naturaleza de los enlaces químicos y estructura química de la cadena.

Clasificación del Plástico de Acuerdo a la Facilidad de la Degradación.

Los plásticos también se clasifican de acuerdo a la facilidad de su degradación durante su exposición con su entorno (Griffin, 1994) los ordena de la siguiente manera:

Plásticos difícilmente degradables: Son plásticos estables por un determinado tiempo de vida útil dependiendo de su aplicación y del medio ambiente a que se expongan, a partir de este momento, comienza la degradación hasta un cierto grado, en algunos casos permanecen intactos por muchos años (Ohtake et al., 1998). La persistencia de estos plásticos se deben a sus propiedades como son: resistencia mecánica, son impermeables a la humedad y no son fácilmente atacados por microorganismos.

Plásticos fácilmente degradables: Son los que se degradan después de un determinado tiempo autodestruyéndose sin poderse evitar. Esta degradación puede ser predeterminada de acuerdo a la cantidad de aditivos estabilizadores que contenga el polímero, durante el tiempo de vida útil, el plástico conserva sus propiedades y al termino de ese tiempo se vuelve frágil y sus fragmentos se incorporan al ecosistema de manera inocua (Stevens, 2002).

Plásticos de degradación controlada: Es cuando el polímero se degrada en un tiempo determinado de acuerdo con las necesidades de sus aplicaciones, se tiene un grado de control especificado. El objetivo de crear este tipo de plásticos es eliminar los problemas de los residuos en el medio ambiente basando en la exposición del material a la radiación promoviendo así la foto degradación (Agamuthu y Faizura, 2005). Esta técnica consiste en introducir a las cadenas del polímero fotosensibilizadores mediante procesos químicos que al ser expuesta a la luz solar absorbe la radiación provocando la ruptura de las cadenas formando fragmentos más pequeños y el plástico se desestabiliza a través de la fragilidad, erosión por el viento y la lluvia para complementar la degradación total (Posprsil et al., 2006).

Plásticos degradables por el medio ambiente: Esta fase se compone de dos procesos:

Desintegración y mineralización. En el primer método se asocia con el deterioro de las propiedades físicas (decoloración, fragilidad, fragmentación) y la segunda fase

(39)

corresponde a la transformación final de los fragmentos en CO2 y H20 (Agamuthu y Faizura, 2005).

De acuerdo a Escudero (2011) la degradación requiere de tres componentes esenciales, el cual la ausencia de alguno de ellos, la degradación no se produce. Dichos componentes son los siguientes:

y" Tiene que existir un sustrato (sustancia química o materia orgánica).

y" Tiene que existir un agente que efectué la degradación.

y' Tienen que existir características especificas como: humedad, oxigeno en estado molecular si se considera aportado por el aire, o dentro de los procesos anaerobios el aportado por las sales (sulfatos), con su correspondiente generación de gas metano, agua, temperatura adecuada, pH y cantidad básica de nutrientes limitantes.

Debido a la similitud de las propiedades que presentan los plásticos degradables (Cuadro 6) con respecto a los convencionales, se han desarrollado con éxito en los últimos años, obteniéndose a partir de plantas modificadas genéticamente para producir estos polímeros y reemplazar a los convencionales que actualmente se utilizan (Ojumu el al., 2004).

Cuadro 6. Diferentes Dlásticos degradables y sus aplicaciones

PLÁSTICO USOS

Ac!d1igboó1ico C011-Ipuimp1adb15 partes de fijac ion osea T1

Acido poliláctico Envases de papel y revestimientos, sistemas de liberación controlada (PLA) para los plaguicidas y fertilizantes, abono, películas y bolsas.

InW

y otra pelícuLts d liii. gnci.rltur frbraa qu prA ofltrc'w rnile act bolsas sst Iihe.r ici6n lptt de los na*dicanlentos.

Polihidroxibutirato Bolsas, pelicula para envasado y pañales desechables, fármacos de (PHB) liberación controlada.

Akoiol poliiniho Euvodo y empoqkilrn1ento de aplie.çwne.s que se disuelven en el (PV01) aut pua1flerr los pro?octos como detergente para lavar, pesticidas Acetato de polivinilo Adhesivos, aplicaciones que incluyen la fabricación de cartón para

(PVAc) cajas, bolsas de papel, laminación de papel, devanado del tubo y eticiuetas rehumedecibles.

(Ojumu el al., 2004).

(40)

otros agentes que originen ruptura homolítica de enlaces (energía térmica, radiaciones UV, radiaciones de alta energía, energía mec