bioplásticos - ANIPAC AC - Asociación Nacional de Industrias del

BIOPLÁSTICOS
Dra. Alethia Vázquez Morillas
26 de septiembre de 2012
Contenido
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Introducción
¿Qué son los bioplásticos?
¿Cómo pueden identificarse?
Aplicaciones
Ventajas y desventajas
Reciclaje
Aspectos económicos y de mercado
Nuevos desarrollos tecnológicos
Situación en México
Conclusiones
Bioplásticos/Dra. Alethia Vázquez M./26 de septiembre de 2012
Introducción
• Los plásticos surgieron a finales del siglo XIX
con el fin de sustituir a materiales naturales
• Durante el siglo XX se trabajó en el desarrollo
de plásticos más durables y resistentes, con
propiedades superiores a las de materiales
tradicionales
• Al iniciar el siglo XXI la escasez de recursos y la
problemática ambiental han abierto la puerta
al desarrollo de los bioplásticos
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Antecedentes
• No son algo nuevo, los usó
Henry Ford en el modelo T [1]
• Durante muchos años se han
empleado en medicina
• Lo novedoso es su empleo como
sustitutos de plásticos
convencionales
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¿Qué son los bioplásticos?
Plásticos
biobasados
Plásticos
biodegradables
BIOPLÁSTICOS
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(Ref [2])
Plásticos biobasados
• Se fabrican a partir de la
biomasa de recursos naturales
renovables
• Principalmente se extraen de
plantas, microorganismos y
algas
• Las materias primas de mayor
uso son maíz, trigo, soya,
cassava y caña de azúcar
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¿Cómo se fabrican?
Procesos térmicos
BIOMASA
Fermentación
Procesos químicos
PRODUCCIÓN
DE ARTÍCULOS
PLÁSTICOS
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MONÓMEROS
POLIMERIZACIÓN
Plásticos biodegradables
• Pueden fabricarse a partir de
recursos renovables
(biobasados) o de combustibles
fósiles, como gas y petróleo
• Los microorganismos pueden
procesarlos para recuperar sus
elementos y reincorporarlos a la
naturaleza
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Biodegradación
Microorganismos:
bacterias,
hongos
Alimento:
compuesto
orgánico,
con alto contenido
de carbono
Con
O2
Sin O2
Requisitos:
•Presencia de microorganismos
•Características del plástico
•Condiciones ambientales
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Más bacterias
H2O
CO2
Más bacterias
H2O
CH4
CO2
La diferencia entre origen y destino
• El término “biobasado” tiene que ver
con el origen del material
• “Biodegradable” se refiere a lo que le
ocurre al final de su vida útil
• Que un plástico sea biobasado no
quiere decir que sea biodegradable
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En resumen
BIOBASADO
BIODEGRADABLE
No bioplástico
Bioplástico
Bioplástico
Bioplástico
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Adaptado de [1]
FÓSIL
NO BIODEGRADABLE
BIOBASADO
FÓSIL
Ejemplos
NO BIODEGRADABLE
BIODEGRADABLE
Polietileno
PET
Plásticos
convencionales
Policaprolactonas
PV-OH
Ecoflex ®
Bio – Polietileno
Bio – PET
Bio – PVC
PLA
PHAs
Plásticos a base
de almidón
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Ejemplos relevantes: PLA
• Es un plástico biobasado –
biodegradable, generalmente
fabricado a partir de maíz
• Tiene propiedades similares al
PET, pero menor resistencia a la
temperatura [3]
• El mayor fabricante en el
mundo es Natureworks,
mediante su línea Ingeo®
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Ejemplos relevantes: PLA
Bioplásticos/Dra. Alethia Vázquez M./26 de septiembre de 2012
Ejemplos relevantes: BIO-PE
• Es un plástico biobasado no
biodegradable
• El principal fabricante es
BRASKEM, que lo comercializa
como Green – PE [4]
• Lo fabrican a partir de etanol
obtenido de caña de azúcar
• Tiene las mismas propiedades del
PE tradicional
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Ejemplos relevantes: BIO-PE
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Ejemplos relevantes: PHAs
• Son plásticos biobasados y
biodegradables
• Se fabrican a partir de plantas o
microorganismos [5]
• La empresa líder es Metabolix, a
través de sus líneas Mirel® y
Mvera®
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Ejemplos relevantes: PHAs
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Identificación
• No es posible identificar un
bioplástico con base en su apariencia
u otras propiedades evidentes
• Generalmente se requieren pruebas
de laboratorio
• Existen especificaciones, métodos de
prueba y guías de instancias como
ASTM e ISO
• El consumidor se encuentra con
frecuencia con mensajes ambiguos
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Identificación de biobasados
• Se realiza a través de la
medición del Carbono 14
presente en la muestra
• El Carbono 14 es asimilado por
los seres vivos en sus procesos
de respiración
• El método es el ASTM 6866, y
permite obtener el % de
carbono biobasado [6]
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Identificación de biodegradables
• Generalmente estos plásticos se
biodegradan sólo en algún
entorno específico: composteo,
rellenos sanitarios, ambientes
marinos
• Para cada uno de estos
entornos existen métodos de
prueba desarrollados por ASTM
e ISO
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Aplicaciones
• EL 65% de los bioplásticos se utiliza en
envases y productos de vida corta
• Se emplean además en medicina,
agricultura, juguetes, electrónicos,
herramientas e industria automotriz
• En muchos casos se usan en “productos
de nicho” [7]
• Los biobasados no biodegradables tienen
los mismos usos que los convencionales
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Reciclaje
• Los biobasados-no
biodegradables (Bio-PE, BioPET) se reciclan igual que sus
contrapartes convencionales
• Los biobasadosbiodegradables en general
no deben mezclarse con la
corriente general de reciclaje
[8]
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Reciclaje
• El PLA se puede reciclar
químicamente o
mecánicamente, pero
separándolo de los otros
plásticos [3]
• Es posible su separación por
infrarrojo [8]
• No existen, en general, estudios
concluyentes sobre muchos de
los materiales
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Ventajas de los biobasados
•
Posible reducción de GEI [9]
•
La biomasa puede usarse después
para producir energía
•
Ahorro de combustibles fósiles
•
Independencia de las fluctuaciones
en el precio del petróleo
•
Imagen verde
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Desventajas de los biobasados
• Competencia por terreno de
cultivo [9]
• Aumento en el precio de
alimentos
• Uso de pesticidas, fertilizantes y
OGMs [10]
• Efectos nocivos en el ambiente
debido al cultivo
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Ventajas de los biodegradables
•
Disminución en los
problemas de manejo de
residuos
•
Posibilidad de recuperación
de nutrientes
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Desventajas de los biodegradables
•
Requerimientos de
infraestructura y legislación
con respecto a su uso
•
Posible producción de metano
•
Falta de conciencia en el
usuario, desconocimiento
sobre sus alcances
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Aspectos económicos y de mercado
• La producción de bioplásticos a gran escala
está en manos de pocas compañías:
Braskem, Natureworks, BASF, Metabolix,
Novamont, Polyone, Dow, DuPont [1, 7]
• La capacidad de producción de bioplásticos
se triplicó entre 2007 y 2010 [1]
• Sin embargo, los bioplásticos representan <
1% de la producción mundial de plásticos [1]
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1600
1400
Adaptado de Widecke et al., 2012
Miles de toneladas
Aspectos económicos y de mercado
Fósil - biodegradable
1200
Biobasado - no biodegradable
1000
Biobasado - biodegradable
800
600
400
200
0
2007
2009
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2011
Aspectos económicos y de mercado
• El mayor crecimiento se espera en el
sector de biobasados – no
biodegradables [1]
• Actualmente el PLA cuesta 20% más que
los convencionales; en México está a
3.00 USD$ / kg
• Los PAHs cuestan hasta diez veces más
que los convencionales
• Se espera que las economías de escala
disminuyan su precio de mercado
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¿Hacia dónde van los bioplásticos?
• Materias primas
– Fuentes no alimenticias: residuos
– Algas
– Microorganismos y plantas modificados
genéticamente
• Mejora en el desempeño
– Resinas para inyección y termoformado
– Mayor resistencia a la temperatura
• Desarrollo de infraestructura y cadenas productivas
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Principales desafíos
•
•
•
•
Competitividad en costos de producción
Identificación clara por parte de los consumidores
Claridad sobre el desempeño de los materiales
Falta de infraestructura para su manejo al fin de la
vida útil
• En México:
– Poca claridad normativa relacionada con los
bioplásticos
– Contradicciones legales
– Falta de estrategias para la producción de
bioplásticos
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Situación en México
• Se desarrollan bioplásticos a nivel experimental
en la UNAM, la UANL, el IPN y el CIBNOR
• Los bioplásticos tienen poca presencia en el
mercado, se encuentran atrás de los
oxodegradables
• Los bioplásticos que se comercializan son
importados
• No hay una política oficial sobre la producción de
bioplásticos
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Situación en México:
Ley de residuos del DF
• Artículo 6º
Corresponde a la Secretaría el ejercicio de las siguientes
facultades:
…..XI. Establecer, los criterios y normas para la producción y el
consumo sustentable de productos plásticos….
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Situación en México:
Ley de residuos del DF
…. Dichos criterios y normas garantizarán que el ciclo de vida de
las bolsas de plástico no sea mayor a diez años, procurando la
utilización de materiales provenientes de recursos renovables,
como los biopolímeros para su pronta biodegradación en los
destinos finales. Las bolsas de cualquier otro material no
plástico, que garanticen su reutilización y reciclaje no estarán
sujetas a este plazo. En el caso de las bolsas que cuenten con
un aditivo que sea incompatible con el reciclaje, estas deberán
garantizar tener un ciclo de vida menor a cinco años;
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Conclusiones
• Los bioplásticos son un conjunto de materiales diversos,
no todos son biobasados o biodegradables
• Actualmente se utilizan en aplicaciones específicas
• Puede esperarse que los bioplásticos aumenten su
presencia en el mercado
• Este incremento se verá influido por los precios del
petróleo
• En México su presencia en el mercado es mínima
• El desarrollo de mercados requiere de información válida
y clara sobre los tipos, propiedades y alcances de estos
materiales
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Referencias
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
The Society of the Plastics Industry Bioplastics Council, Bioplatic industry overview guide Executive summary. 2012
Bio-plastics.org, What are bioplastics? 2012, Bio-plastic.org.
Rosato, D.V., What's the latest in bioplastics material technology solutions. 2011,
Specialchem.
Bio-plastics.org, The bioplastics market - an overview. 2012, Bio-plastic.org.
Ravindran, N. y J.H. Sumathy, Use of rice bran, wheat bran and coconut waters as
enhancers for the production of bioplastics. Biosciences Journal, 2012. 1(2): p. 45-50.
The Society of the Plastics Industry Bioplastics Council, Understanding biobased content.
2012
Widdecke, H., A. Otten y S. Marek, Bioplatics: economic opportunity or temporary
phenomenon. 2012, Bio-plastics.org y Ostfalia, University of Applied Science, Institute of
recycling. p. 14.
Ortega, M.N., Ante todo, los bioplásticos son plásticos, in Tecnología del plástico. 2012. p.
10-11.
Bio-plastics.org, Environmental benefits of bioplastics. 2012, Bio-plastic.org.
Ottman, J.A. y M. Eisen, Mercado efectivo de productos biobasados, in Tecnología del
plástico. 2012. p. 12-15.
Ley de residuos del Distrito Federal
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Imágenes
•
Freedigitalphotos.net: “Straws”, “Grain” de Graur Razvan Ionut; “3d character
with question mark”, “Recycle arrow” de digitalart; “Capsules on a hand” de
Jomphong, “Biologic” de Danilo Rizzuti, “Magnifying glass and global” de
Kookkai_nak; “Seedling growing with money” de creativedoxfoto; “Team with
gear on growing arrow” de ddpavumba; “Industry air pollution” de Dan; “Spray
pesticide” de anankkml; “Garbage heap” de hinnamsaisuy; “Recycle bin” de
supakitmod; “Pile of water bottles” de Keattikorn; “Us dollar” de scottchan;
“Cutting costs scissors” de David Castillo Dominici
•
Galería de Clip Art, Microsoft Office
•
Páginas electrónicas: Ipsnews.net; inhabitat.com/metabolix-switchgrassbioplastic; sustainableisgood.com; icis.com;
•
Sitios web de Natureworks, Metabolix y Braskem
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Freedigitalphotos.net/graur razvan ionut
Gracias por su atención
alethia@correo.azc.uam.mx
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