Si quieres saber ¿Qué son los plásticos biodegradables?, así como conocer el tiempo de su vida útil, a partir de qué materia prima lo elaboran, desde cuándo se están produciendo y si se pueden reciclar, estás interrogantes tendrán respuesta en este interesante artículo, por lo que te invito a continuar con su lectura.
¿Qué son los Plásticos Biodegradables?
Antes de que se usara el plástico de origen fósil en los años 1930, se usaban materiales bioplásticos de origen natural. En ese entonces la mayoría de los objetos de plásticos eran producidos a partir de polímeros de origen biológicos. En aquellos años la fuente natural para producir bioplásticos o plásticos de origen biológicos era el caucho natural, la celulosa, para hacer la Parkesina en la década de 1850 que luego para 1868 dio origen a un material plástico celuloide e incluso al celofán a finales de siglo XIX y principio del XX. Así como otros productos originados con componentes con caseína que es un compuesto lácteo con la que produjo la Galatita en 1897.
En la década de 1940 de siglo XX, se produce el primer bioplástico técnico reconocido por tener muy buenas propiedades mecánicas y buena estabilidad química. Sin embargo, fue a partir de la década de 1990, que se continuaron los avances y obtención de los conocidos en la actualidad como bioplástico (el PLA o los PHAs y almidones plastificados), que son producidos gracias a los avances en las investigaciones de la química verde y la química tradicional para la utilización de la biomasa, es decir, el aprovechamiento de almidón, azúcares, celulosa y otros.
A partir de estos descubrimientos a medida que avanzan las investigaciones se ha avanzado en nuevos hallazgos de polímeros de fuentes biológicas o biodegradables que surgen constantemente como el PEF, que varían dependiendo diferentes recursos que se analizan y utilizan para dar origen a nuevos Plásticos Biodegradables, con la finalidad de lograr el mayor aprovechamiento de residuos de distintas materias primas de fuentes biológicas.
Resurgimiento de los plásticos
A medida, que los precios de petróleo disminuyeron avanzaron las investigaciones para producir plástico a partir del petróleo obteniendo un plástico de origen fósil más económico, que permitió producir una gran cantidad de productos plásticos muy versátiles y duraderos. Esto conllevó a que decayera el interés por seguir produciendo Plástico Biodegradable. Sin embargo, a medida que se ha conocido la contaminación del ambiente originados por los desperdicios de gran cantidad de productos de plástico de origen fósil, el interés por elaborar productos con Plástico Biodegradable, ha resurgido.
Este nuevo interés por producir Plástico Biodegradable, es debido, a la contaminación que genera el plástico de origen fósil y el aumento del precio del petróleo, así como la marcada disminución de las reservas petroleras. Aunado al interés de las comunidades científica e industrial de realizar investigaciones para producir nuevos Plásticos Biodegradables o EDPs (environmentally degradable polymers and plastics).
El cambiar los plásticos de origen fósil que en la actualidad se usan para la producción de una gran variedad de objetos por el Plástico Biodegradable, es una medida que beneficiaría el ambiente al disminuir el efecto contaminante generado por los plásticos de origen fósil. Esto ha redundado en un nuevo impulso en las investigaciones para obtener plásticos provenientes de fuentes diferentes de origen natural, y los polihidroxialcanoatos, son una opción bastante viable. Sobre todo porque los residuos provenientes de los Plásticos Biodegradables se pueden tratar como los de origen orgánico y su degradación se realiza en breves periodos de tiempo.
Elaboración
El diseño de la producción del Plástico Biodegradable tiene la finalidad que por la acción de organismos biológicos lo puedan sintetizar para obtener carbono, a partir de consumir el material plástico. Existe en el mercado algunos plásticos producidos con materias primas orgánicas o biobasados, que son materiales renovables como son los cambures o plátanos, la yuca, celulosa, legumbres que aportan gran cantidad de ácido láctico, el aceite de soya y la fécula de papas. Este tipo de plástico cuando llegan a su vida útil son Biodegradados por microorganismos aeróbicos.
Los Plásticos Biodegradables, son biodegradados por bacterias que precisan la presencia del oxígeno o aeróbicas, en grandes composteros algunos industriales con altas temperaturas y suficiente oxígeno. Sin embargo, algunos Plásticos Biodegradables o biobasados no son biodegradables en un lapso corto de tiempo, esto debido que han sido desarrolladas algunas tecnologías que teniendo como fuente un residuo vegetal tienen como resultado un polímero con las mismas particularidades que un plástico de origen fósil con el propósito de mantener sus características mecánicas y degradarse lentamente. Los Plásticos Biodegradables, por tener pocas propiedades mecánicas no se pueden reciclar.
Han sido producido aditivos de nueva generación, que tienen una tecnología enzimática anaeróbica que produce que un plástico biobasado al ser lanzado a un vertedero o relleno sanitario y por la alta acumulación de desechos y poca presencia de oxígeno, las bacterias anaeróbicas que proliferan, empezaran la biodegradación rápidamente de estos materiales plásticos.
Estos nuevos aditivos permiten que el plástico se pueda reciclar, por no impactar sus características originales y que en contraste a las tecnologías como los aditivos degradables por oxidación, altas temperaturas o alta exposición lumínica que en condiciones ambientales, empieza a desmenuzarse cambiando sus propiedades, produciendo micro plásticos e impiden su reciclaje, esto debido que las unidades de biodegradación recorre vías biológicas y no físicas.
Fabricados con almidón
El principal producto para producir Plásticos Biodegradables es el almidón, este resulta un polímero natural a base del maíz, trigo o de la papa (patata). De estas tres fuentes de materia prima con que se produce el almidón, la mejor es la producida a base del almidón de papa. Esto debido, a que aparte de ser un recurso renovable, su ciclo productivo es corto y tiene un alto rendimiento por hectárea producida, consume poca agua y produce un impacto positivo al sector agrícola al retomar extensiones de tierras abandonadas.
El Plástico Biodegradable se genera en base al almidón que se extrae a partir del maíz, siendo transformado por microorganismos en pequeñas moléculas de ácido láctico a partir del cual se elaboran las cadenas poliméricas de ácido poliláctico (PLA). Los cruces de cadenas de PLA origina la lámina de plástico biodegradable a partir de la que se pueden elaborar diversos productos plásticos no contaminantes.
Estos Plásticos Biodegradables que resultan del procesamiento del almidón, permite inyectarse, construir y termoformarse o poder moldear a aumentar la temperatura, parecido como sucede con los plásticos tradicionales producidos a base de petróleo y asimismo, los productos resultantes resultan con parecidas propiedades físico-químicas.
Las propiedades
La relación que guarda el almidón con el agua es producto de la presencia de gran cantidad de grupos hidroxilo que impiden a la absorción del agua y ocurre, un efecto negativo sobre la superficie de los productos Plásticos Biodegradables. Esta situación ha conllevado que se hayan realizado diversas investigaciones en la transformación del almidón natural a través de reacciones químicas que cambian los grupos hidroxilo e interactuando con otros polímeros menos hidrofílicos o transformando los productos por medio físicos a través de métodos de bloqueo como recubrimientos superficiales. Esta reducción de la hidrofilicidad disminuye los costos.
Tipo de Plásticos Biodegradables
Cada vez las industrias están utilizando envases producidos con Plásticos Biodegradables como una manera de contribuir con la disminución de la contaminación del ambiente. Asimismo, como un apoyo a todas las investigaciones que se llevan a cabo para aumentar la producción de Plásticos Biodegradables que conllevaría a un impacto positivo a la producción agrícola sin menos cabo ambiental. Los plásticos con que se producen los plásticos biodegradables se catalogan de la siguiente manera:
Polímeros removidos directo de la biomasa
Este tipo de polímeros se encuentra en fase de estudios y, tienen la finalidad producir láminas y capas comestibles, dirigidos a la preservación de los alimentos. Para esto se son estudiados diferentes polisacáridos e hidrocoloides de origen proteico, como lo es el almidón de yuca plastificado con glicerol, politilenglicol, almidón de maíz patrón y pre-gelatinizado, carboximetilcelulosa, pectina mezclada con alginato de sodio, pectina, goma tragacanto, goma guar, etilcelulosa, gelatina adicionada con glicerol, gelatina-caseína entrecruzadas con transglutaminasa, sorbitol y sucrosa, caseína, suero de leche, soja y gluten de trigo.
Debido que se usa gluten de trigo en estos polímeros removidos desde la biomasa, es tóxico para aquellas personas alérgicas al gluten y que sufren la enfermedad celíaca, que perturba a un 15% de la población mundial y que va en aumento. El uso de gluten en este tipo de Plásticos Biodegradables conlleva a un impacto negativo sobre la salud de las personas, debido a esto, es un motivo para buscar una solución y reglamentar el uso o no de gluten en la fabricación de este tipo de plástico.
Polímeros a partir de síntesis química clásica
Este tipo de polímeros producidos por la síntesis química clásica, utilizan monómeros biológicos de fuentes renovables. Los monómeros son compuestos de bajo peso molecular que se aglomeran por reacciones químicas entre ellas, que puede llegar a producir una molécula con un peso mayor, que recibe el nombre de polímeros o una molécula de gran tamaño y tridimensional.
Polímeros a partir de microorganismos
Estas se producen como resultado de los procesos de fermentación, que según el origen del carbono usado utilizan diversas rutas biosintéticas. Estos polímeros los producen varios microorganismos y la cantidad de productores cada vez aumentan y una fuente son las plantas transgénicas. En este grupo se clasifican los Plásticos Biodegrables originados a partir de bacterias, en donde se encuentran los polihidroxialcanoatos (PHA) y el ácido polilácticos (PLA). los polihidroxialcanoatos (PHA) por ser obtenidos de recursos renovables y por su capacidad de biodegradarse, son llamados “polímeros doblemente verdes”.
Ácido poliláctico (PLA)
Durante el proceso de fotosíntesis de las plantas se sintetizan los hidratos de carbono para producir azúcares y el almidón (Polímero natural), con el objetivo de reservar energías. Una fuente de donde proviene ácido poliláctico, son los cereales de maíz y de trigo que gran cantidad de almidón en sus granos. Los Plásticos Biodegradables en los que se fabrican a partir de este polímero tienen la propiedad de tener una resina que se puede inyectar, moldearse por extrusión y termoformarse.
Este tipo de polímeros es uno de los Plásticos Biodegradables que están siendo más estudiados y desde la década de 1990 se encuentra disponible en el mercado. Su producción se origina a partir de extraer el almidón de la planta de maíz, que es transformada en una molécula más pequeña por los microorganismos, de ácido láctico o el monómero 2 hidroxipropiónico, que forma cadenas con estructuras molecular parecida a los plásticos de origen fósil. El PLA es un tipo de Plástico Biodegradable utilizado para fabricar envases para alimentos y botellas de plástico para bebidas frías.
Polihidroxialcanoato (PHAs)
Este tipo de Plásticos Biodegradables llamados Polihidroxialcanoato (PHAs), son producidos en su mayoría por bacterias Gram negativas, y muy escaso por bacterias Gran positivas. El PHA fue encontrado por primera vez fue el PHB, en el año 1925 en el Instituto Pasteur, cuando Lemoigne estudiaba el Bacillus megaterium y observó la producción de PHB. En 1958, los científicos Macrae y Wildinson determinaron que Bacillus megaterium almacenaba el polímero cuando la relación entre la glucosa y el nitrógeno no es equilibrada y su degradación cuando falla la fuente de carbono o energía. En la actualidad se conocen unos 150 diferentes polihidroxialcanoatos.
El primer producto a partir de este polímero se conoció “Biopol” su fuente es a partir de Ralstonia eutropha, proveniente de glucosa y ácido propiónico. En los actuales momentos el Biopol es sintetizado a partir de carbono de una sola bacteria, con una alta capacidad de biodegradable y por sus propiedades termomecánicas mejor que el PHB puro.
Los Polihidroxialcanoato (PHAs), son biodegradables, no tóxicos y armónico con el ambiente. La elaboración de Plástico Biodegradable conlleva a disminuir la dependencia de producir plástico como derivado de la industria petrolera, por lo tanto la merma de los residuos sólidos y de los gases de que causan efecto invernadero.
Plásticos Biodegradables y la Industria
Según los datos reportados por la Asociación Internacional y Grupo de Trabajo de Polímeros Biodegradables (IBAW), el destino de la producción de Plásticos Biodegradables están orientados hacia los sectores de almacenaje, medicina, agricultura y otros productos desechables. Asimismo, son utilizados en la fabricación de teléfonos celulares, computadores, equipos de video y otros. Cabe destacar, que según el 10% del plástico usado en la fabricación de productos de la industria de electrónico es con Plásticos Biodegradables.
Plásticos de Origen Fósil y el Ambiente
Desde que se empezó a utilizar el plástico para elaborar objetos esta industria se ha transformado en un fenómeno. Resultando, en la fabricación de una gran variedad de objetos que en tiempos atrás no eran imprescindibles en la cotidianidad de la vida de los seres humanos. Estos se fabrican para dar respuesta a una gran industria que ha producido objetos con diversos usos y debido a los ambientalistas han llegado a usar la denominación de “Civilización de Plástico”, en vista de la importancia de este material en el desarrollo y mejoramiento de la calidad de vida de la sociedad en el área de la ciencia y la tecnología.
Casi todos los productos están envasados o son elaborados de plástico, desplazando los envoltorios y envases de vidrio, papel y cartón. El plástico se usa como envolturas de artículos alimenticios, medicinales, maquinaria, electrónicos, y otros tipos de productos que son desechados sin ninguna importancia una vez que ha llegado a su vida útil o al adquirir uno nuevo. Esto ha traído como consecuencia, el origen de gigantescos basureros marinos, que le dan el nombre de “sopa de plástico”, creando el mayor vertedero del planeta.
Esta alta proliferación de basura plástica ha creado un gran problema de contaminación ambiental, con plásticos de alta y baja densidad. Las características del plástico procedente del petróleo favorecen a que tenga una gran resistencia a ser degradado por las condiciones ambientales y más aun a causa de que no es biodegradable. Tan solo la radiación de los rayos solares UV, pueden causar la degradación a mediano plazo en el plástico, poco a poco va destruyendo los enlaces poliméricos y transformarlo en un producto rompible y endeble.
La alta acumulación de plásticos arrojados en el ambiente, afecta los cuerpos de aguas al ser arrastrados de los ríos y trasladados hasta desembocar en el mar; contamina el agua por los productos que contenían; causan enfermedades como el dengue, por el estancamiento de las aguas residuales y en los envases plásticos ser criaderos de zancudos. Afecta a las actividades recreativas y turismo, por afectar el paisaje natural y de áreas como parques, avenidas, calles, establecimientos y edificaciones.
Causa la muerte de la fauna y avifauna ya sea por el consumo de estos plásticos degradados o por asfixia, como los animales que meten la cabeza en las bolsas y no logran sacar luego la misma. Asimismo, aves ahorcadas con los anillos plásticos o azas de las bolsas plásticas. Como por ejemplo en 1967, en la región de La Serena en Chile, la muerte de una cantidad de ganado caprino durante una larga sequía que ingirió restos de bolsas de polietileno que botaban en las orillas por las personas, y al consumir el ganado se murió a las pocas horas de consumirlo.
Los envases de plástico de origen fósil se han transformado en un grave inconveniente en las ciudades. Debido, a que el manejo de estos desechos es muy costoso para las autoridades municipales encargados en la gerencia de los residuos sólidos debido a la gran cantidad de envases y el volumen de estos. El plástico causa problemas durante su recolección y disposición final. Esto porque la recolección de desechos un camión de recolección de basura con una capacidad para transportar unas 12 toneladas de basura común, trasladará solo cinco o seis toneladas de plástico compactado y solo 2 toneladas de plástico no compactado.
El plástico que más se encuentra en la basura recolectada, es más que todo, envases de plásticos de PET provenientes de botellas desechables de agua potable, aceite, refrescos, jugos y otros alimentos. Esto porque las empresas han dejado de usar botellas o envases de vidrio y las han cambiado por envases plástico retornables y no retornables, conllevando a ser un problema de contaminación ambiental.
Protección al Ambiente
La producción de Plástico Biodegradable se logró con el propósito que este material fuese biodegradado en menor tiempo por la acción de microorganismos y por consecuencia a que desaparezca en su totalidad. Este objetivo ha sido alcanzado en productos elaborados con nylon: en su descomposición intervienen dos bacterias que se alimentan del nylon, las flavobacterias y Pseudomonas. Los científicos consideran la teoría de que en el futuro algunos microorganismos evolucionaran sus rutas metabólicas y utilizaran al plástico como sustrato.
La contaminación actual ocasionada por la gran cantidad de plástico de origen fósil, es ocasionada a que este tipo de plástico se compone de estructuras resistentes a ser descompuesto conllevando a afectar la calidad de vida de los seres vivos. Como una solución a este problema de contaminación ambiental, las industrias han dirigido sus acciones hacia la elaboración y uso de materiales livianos que se degraden de forma natural, que tengan una utilidad versátil y de bajo costo económico de inversión.
Este Plástico Biodegradable se recicla por ser parte de un proceso renovable para lograr obtener compuestos de estos plásticos que en su elaboración han sido utilizados compuestos naturales con la finalidad de que sean reutilizados, bajo condiciones de seguridad industrial e higiene, son materiales con características que lo hacen antioxidantes, manejables, resistentes, impermeables y flexible, entre otras.
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