“El mundo no saldrá de la actual situación de crisis si no abandona la forma de pensar que lo generó.” ( Albert Einstein)
Los numerosos campos de aplicación de los plásticos no deben infravalorar los problemas relacionados con el fuerte impacto medioambiental que se deriva de su producción y posterior desecho. De hecho, los objetos de plástico tradicionales, además de estar hechos explotando energías no renovables, son reabsorbidos del medio ambiente sólo después de largos períodos de tiempo: una botella de plástico tarda -por ejemplo- más de 400 años en descomponerse.
Este contexto ha estimulado la demanda de productos eco-sostenibles y biodegradables de bajo impacto ambiental como los bioplásticos, considerados la alternativa verde al oro negro, provenientes de fuentes naturales y renovables. Gianeco S.r.l. desempeña una función importante en la recuperación y el reciclaje de los residuos post-producción de los bioplásticos, prestando un servicio primario a las empresas productoras de productos eco-sostenibles en toda Europa, que tienen una necesidad creciente de encontrar una solución para la recuperación de los residuos de estos materiales innovadores.
Los plásticos biodegradables pueden representar una solución válida a los problemas de gestion de residuos post-consumo, que cada vez son más costosos tanto en términos económicos como medioambientales. Sin embargo, los enormes beneficios del uso de bioplásticos no son suficientes para su adopción a gran escala. En primer lugar, el factor económico pesa: es necesario que las condiciones del mercado desalentaran la producción de plásticos tradicionales, que actualmente sigue siendo más barata. Además, los bioplásticos no siempre ofrecen las mismas garantías de calidad que los tradicionales. Existe una necesidad constante de inversión que se traduce en una mayor atención a la investigación: la competitividad económica de los bioplásticos, de hecho, se ve socavada por los altos costes del desarrollo de nuevas tecnologías. La introducción a gran escala de estos nuevos materiales es un buen presagio para la toma de conciencia de las cuestiones medioambientales, lo que podría ser un estímulo decisivo para el fomento de iniciativas legislativas en favor de la investigación.
Los polímeros de fuentes renovables se dividen en:
Polímeros de almidón( Starch)
Ácido poliláctico (PLA)
Polihidroxialcanoatos (PHA)
Polímeros celulósicos
Los polímeros de almidón son los biopolímeros más habituales en el mercado hoy en día, también debido a su costo relativamente bajo. Son polímeros obtenidos a partir de almidón natural para tratamientos químicos, térmicos y mecánicos. El almidón se obtiene actualmente a partir de maíz, trigo, papas, tapioca y arroz. Las características mecánicas de los polímeros de almidón son, en general, inferiores a las de los polímeros de origen petroquímico. Los polímeros de almidón son bastante fáciles de procesar, pero son sensibles a la degradación térmica y suelen absorber la humedad. El almidón es un material termoplástico, se puede ablandar si se calienta, imprimido y extruido, y por lo tanto se puede trabajar con las técnicas clásicas de la industria del plástico. Una gran desventaja es que sus propiedades físicas, que dependen en gran medida de la humedad, no lo hacen adecuado para muchas aplicaciones. El método utilizado para desarrollar aplicaciones prácticas para polímeros a base de almidón es combinarlo con otro polímero compatible y biodegradable (de origen petroquímico o natural) para mejorar sus propiedades. Un ejemplo es el Mater-Bi, que es un híbrido, en el sentido de que está formado tanto por un componente renovable y natural (almidón) como por un componente no renovable y sintético a base de petróleo (PCL).
Desde 2002 al día de hoy, el PLA ha sido el segundo biopolímero, comercializado y vendido a gran escala. Este material tiene excelentes propiedades físicas y mecánicas, lo que lo convierte en el mejor candidato para el reemplazo de polímeros termoplásticos de fuentes petroquímicas (para algunas aplicaciones). El alto precio ha limitado durante mucho tiempo el uso de este material a aplicaciones médicas o de nicho, mientras que las recientes innovaciones en la tecnología de la fermentación del ácido láctico han abierto posibilidades para la producción de grandes volúmenes de PLA. Es importante señalar que este material requiere que la biodegradación sea injertada a través del fenómeno de hidrólisis bajo ciertas condiciones de compostaje industrial (condiciones óptimas de compostaje de 65°C y 95% de humedad). La producción de PLA tiene lugar mediante la extracción de almidón de la biomasa, la conversión del almidón en azúcar por hidrólisis enzimática o ácida. El azúcar es fermentado por bacterias. Desde entonces, existen dos formas de convertir el ácido láctico en un polímero de alto peso molecular: la primera a través del lactida (el producto obtenido es polilactide), la segunda es la polimerización directa a través de un proceso de policondensación, produciendo ácido poliláctico.
El PLA puede compararse principalmente con el PET-A y puede convertirse en las mismas líneas de producción ( moldeo por soplado, moldeo por inyección, extrusión y termoformado). También hay disponibles grados con indices de fluidez más altos, que pueden utilizarse fácilmente en aplicaciones de moldeo por inyección, donde el PLA puede ser un sustituto válido del poliestireno (PS). Este biopolímero también es muy adecuado para la extrusión de fibras, ya que puede sustituir válidamente al polipropileno (PP).
El PLA tiene buenas propiedades mecánicas en comparación con los termoplásticos estándar. Tiene una baja resistencia al impacto, comparable a la del PVC no plastificado. La dureza, rigidez, resistencia al impacto y elasticidad del PLA, importantes para aplicaciones como los envases de bebidas, son similares a las del PET. La película orientada de PLA puede ser plegada o doblada, tiene buena resistencia a la torsión, propiedades típicas del papel y de la lámina, que no se encuentran normalmente en las películas de plástico. Estas propiedades, el alto módulo de resistencia a la flexión y la alta transparencia, hacen de la película PLA un material comparable a la película de celofán.
Hoy en día, el 70% del PLA, mismo que el almidón, se utiliza en el ámbito del envase de pan, leche, zumos, agua, perfumes, detergentes, grasas y aceites. Sin embargo, el ácido poliláctico ha demostrado ser inadecuado para contener líquidos calientes debido a la baja temperatura de ablandamiento.
Las aplicaciones típicas del PLA (ácido poliláctico) son las siguientes
extrusión de fibras: bolsitas de té y prendas de vestir;
moldeo por inyección: recipientes, cubiertos desechables;
compound: con madera y PMMA, PC, ABS;
termoformado: contenedores, bandejas para tortas, vasos, tazas y cápsulas de café;
moldeo por soplado: botellas de agua (sin adición de gas), zumos frescos y botellas de cosméticos;
muy interesante, por fin, la versatilidad de este material también para todas las realizaciones en la impresión 3D.
Se está probando su uso en otras áreas. Este bioplástico todavía tiene un coste demasiado elevado en el caso de la agricultura o un rendimiento no óptimo en el caso de la construcción. Es utilizado para ciertas piezas internas en los sectores de automoción, informático y médico. Los polihidroxialcanoatos PHA y PHB son poliésteres a partir de fuentes renovables, de alta calidad que pueden utilizarse para una variedad de aplicaciones, pero que desafortunadamente se venden en pequeñas cantidades en el mercado debido a los altos costes de producción.
PHB tiene buenas propiedades térmicas (punto de fusión 180°C) y puede ser procesado como los termoplásticos clásicos. Se puede utilizar tanto para aplicaciones de baja como de alta temperatura de -30°C a +120°C. Los productos perecederos pueden envasarse en envolturas de PHB y almacenarse mediante esterilización por vapor. Los productos hecho en PHB pueden ser esterilizados en autoclave. Sin embargo, el PHB es bastante rígido y quebradizo, lo que limita sus aplicaciones. PHB es insoluble en agua y muy resistente a la degradación hidrolítica. Esto lo diferencia de la mayoría de los otros bioplásticos actualmente disponibles que son muy sensibles a la humedad y solubles en agua. PHB tiene una excelente resistencia a disolventes, grasas y aceites, buena resistencia a los rayos UV, pero baja resistencia a ácidos y bases. El PHB no contiene rastros de catalizadores y es toxicológicamente seguro. El monómero y el polímero son componentes naturales y metabolitos de las células humanas; gracias a esta característica, el PHB puede utilizarse para artículos que entran en contacto con la piel o los alimentos. Los PHA son completamente biodegradables en condiciones anaeróbicas y aeróbicas. Sin condiciones de compostaje, permanecen "intactas" durante años.
Los polímeros celulósicos nacieron en la segunda mitad del siglo XIX y hoy en día su mercado se ha reducido a aplicaciones de nicho, de hecho, tras la introducción de las películas de polímeros sintéticos en los años cincuenta (debido a su fácil procesabilidad, alta durabilidad y buenas propiedades mecánicas), las películas de polímeros celulósicos han perdido su importancia en el mercado.
Los polímeros celulósicos, con su precio relativamente alto en comparación con los polímeros petroquímicos, han sido relegados a aplicaciones especializadas o a volúmenes relativamente bajos. Otros poliésteres biodegradables pueden ser producidos a partir de fuentes fósiles no renovables: PTT, PBT, PBS, PBAT, PCL.
El PBS es un poliéster alifático sintético biodegradable con propiedades similares a las del PET; tiene propiedades mecánicas aceptables y puede ser utilizado en diversas aplicaciones a través de procesos de transformación tradicionales. Las principales aplicaciones incluyen film para acolchados, películas de embalaje, bolsas y bolsos, productos higiénicos desechables. El PBS generalmente se mezcla con otros materiales, como el almidón termoplástico o los copolímeros de adipato (PBSA) para que su uso sea más económico.
PBAT: El copoliéster alifático-aromático más importante es el Ecoflex producido por Basf, un copolímero de ácido tereftálico, ácido adípico y 1-4 butanodiol. El material se vende puro y puede luego mezclarse con otros polímeros biodegradables (como los productos de almidón), principalmente para la producción de películas agrícolas.
Su compatibilidad con el PLA, otros poliésteres y productos a partir de almidón es excelente (según el boletín técnico de Basf). También según la empresa es posible reducir el espesor de la película hasta un máximo de 10 μ. Tiene características similares a las del LDPE y se transforma en líneas convencionales. La película producida por Ecoflex se utiliza para bolsas de compostaje, acolchado, recubrimiento o laminación de papel cuando se necesita una alta resistencia a la humedad y a las grasas, película orientada.
