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Química verde

La promesa de los bioplásticos

Pese a la creciente cantidad de opciones, las alternativas a los polímeros tradicionales de origen fósil aún necesitan ganar escala

Cubiertos fabricados con el biopolímero PLA

Léo Ramos Chaves

En medio de la preocupación por las consecuencias de la contaminación causada por los plásticos, una industria está ganando el centro de la escena: la de los biopolímeros. Las características principales de estos productos residen en ser biodegradable y que se elabora a partir de fuentes renovables, tales como el maíz o la caña de azúcar. Con propiedades y aplicaciones generalmente similares o incluso idénticas a las de los plásticos convencionales derivados de petróleo, gas o carbón, estos surgen como una materia prima alternativa para la producción de artículos plásticos a medida que los consumidores optan por productos más sostenibles y los gobiernos aprueban leyes desterrando la comercialización de artículos descartables de uso único fabricados con polímeros de origen fósil, tales como vasos, cubiertos, botellas y envases. Esos plásticos perjudican el medio ambiente porque tardan hasta cientos de años en degradarse.

Los biopolímeros, también denominados bioplásticos, representan menos del 1% de los 359 millones de toneladas de plásticos que se fabrican anualmente en el mundo, según la asociación European Bioplastics, que representa a los intereses de la industria. Sin embargo, la producción crece año a año (vea el gráfico). Entre 2018 y 2019, se registró un 5% de expansión de la capacidad instalada, llegando a 2,1 millones de toneladas. La asociación europea tiene expectativas de que esa cifra continúe evolucionando y se llegue a 2,4 millones de toneladas en 2024.

En Brasil, donde en 2018 se comercializaron 6,6 millones de toneladas de plásticos, no hay estadísticas relacionadas con la producción o la venta de bioplásticos. No obstante, el país es uno de los grandes productores de polímeros de origen renovable del planeta, utilizando caña de azúcar y etanol. La compañía Braskem cuenta con capacidad instalada para producir 200 mil toneladas del polietileno verde I’m green, lo que representa alrededor del 10% de la producción global de bioplásticos.

Las cifras globales son positivas y los retos para el sector son enormes. Los expertos consultados para este reportaje sostienen que hay tecnología madura para la fabricación de productos a partir de biopolímeros, pero el mayor costo de la materia prima, que puede llegar al triple de la del plástico convencional es un obstáculo que debe superarse.

“El costo ha sido mayor”, dice la química industrial Karina Daruich, directora ejecutiva de la Asociación Brasileña de Biopolímeros Compostables y Compostaje (Abicom). Según ella, la expectativa del sector es que el aumento de la producción conduzca a una ganancia de escala, abaratando el precio de los biopolímeros biodegradables y compostables.

Más allá de su alto costo actual, los fabricantes de bioplásticos deben superar otros desafíos, tales como la necesidad de cambios en un parque industrial instalado que está acondicionado para la producción de polímeros convencionales, conquistar al consumidor para que acepte los nuevos productos, la falta de políticas públicas que estimulen la fabricación de productos más sostenibles y otras cuestiones de índole regulatorio, entre ellas las relacionadas con la certificación y el destino  final de los bioplásticos.

En el mercado hay al menos 10 grupos de diferentes tipos de bioplásticos, siendo los más comunes el ácido poliláctico (PLA), el poli(butilén adipato-co-tereftalato) (PBAT), el tereftalato de polietileno (PET), el polietileno (PE) y el succinato de polibutileno (PBS). “Ellos conforman una familia amplia de materiales diferentes, con propiedades y aplicaciones diversas”, informa la química Vânia Zuin, del Departamento de Química de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar) y profesora visitante del Centro de Excelencia en Química Verde de la Universidad de York, en el Reino Unido, y de la Universidad Leuphana de Lüneburg, en Alemania.

Clasificación de los bioplásticos
El concepto adoptado por la European Bioplastics para la clasificación de los bioplásticos, al cual adhirieron buena parte de los países, contempla dos vertientes: una relacionada con el origen del material y otra asociada a su degradación. A un material se lo considera bioplástico si proviene parcial o totalmente de una fuente renovable, es decir, si es derivado de biomasa: maíz, caña de azúcar, celulosa, etc. En ese caso, no precisa ser necesariamente biodegradable para que se lo considere un biopolímero.

La organización europea no establece un porcentaje mínimo de materia prima de fuente renovable en la composición del polímero para que se lo clasifique como bioplástico, algo que puede generar cierta confusión si la información no fuera clara. “Cuando el concepto clasificatorio [de la European Bioplastics] se emplea con liviandad, puede inducir al consumidor a adquirir un producto etiquetado como bioplástico sin que pueda verificarse el contenido efectivo del material de origen biológico presente en el mismo”, enfatiza Zuin. “Es decir que puede darse el famoso greenwashing, el maquillaje verde”.

La consultora Karina Daruich tiene una opinión similar. “El componente renovable del polímero debe estar especificado en su cantidad o porcentaje en relación con la totalidad del producto o con su masa”, opina. “Lo que importa no es la cantidad mínima, sino la comunicación [con el consumidor]. Si el polímero tuviera un 5% o un 10% de fuente renovable, eso ya implica que promueve la extracción de CO2 de la naturaleza. Ya es mejor que el plástico con el 100% de fuente fósil”.

El polietileno verde I’m green de la firma Braskem, constituye un ejemplo de biopolímero elaborado con material renovable pero que no es biodegradable. La empresa tiene como clientes a más de 150 marcas que utilizan el producto para fabricar envases, calzado, muebles y tapas plásticas. La ventaja ambiental está en la reducción de la cantidad de emisiones de gases de efecto invernadero en la producción del plástico verde, que es reciclable.

Para poder considerarlo biodegradable, explica Vânia Zuin, un plástico tiene que ser apto para sortear un proceso de transformación química en la cual los microorganismos del ambiente lo convierten en productos atóxicos, tales como agua y dióxido de carbono. En términos de su estructura química, la resina de Braskem es igual a la del plástico convencional y puede tardar siglos en descomponerse. En general, se fragmenta en partículas menores, que pueden generar lo que se denominan microplásticos, que contaminan ríos y océanos (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 281).

Léo Ramos Chaves Pellets del plástico biodegradable PHBLéo Ramos Chaves

También se denomina bioplásticos a aquellos que son biodegradables, ya sea que estén elaborados a partir de fuentes renovables o no. De manera tal que un material puede ser 100% de origen fósil, pero si fuera biodegradable, se lo clasifica como biopolímero. Un ejemplo de ello es el plástico biodegradable ecoflex de la multinacional Basf, cuya materia prima es el PBAT. En 2019, según la European Bioplastics, el 55,5% de la capacidad global de producción de bioplásticos era de biodegradables, mientras que el 44,5% provenía de fuentes renovables (bio-based), pero no biodegradables.

Karina Daruich hace hincapié en un aspecto importante: incluso si el material fuera comprobadamente biodegradable, su desechado correcto luego del uso es esencial. “Si el bioplástico fuera desechado en rellenos sanitarios, por ejemplo, no hay forma de garantizar el tiempo adecuado de degradación, que puede demorar hasta 180 días”, dice. El desechado adecuado de los plásticos biodegradables, explica Daruich, los constituyen las centrales de compostaje, aún en cantidad limitada en Brasil.

La especialista destaca que en el país faltan empresas certificadoras que garanticen que determinado producto plástico sea efectivamente biodegradable. “No importa si está elaborado con una fuente fósil o renovable; debe certificárselo de acuerdo con las regulaciones existentes”, sostiene la consultora.

También existen los materiales que son 100% de origen renovable y, simultáneamente, biodegradables. El PLA, uno de los más destacados del mercado, integra ese grupo y se lo puede elaborar, por ejemplo, a partir de almidón de maíz y caña de azúcar. Se usa para la fabricación de bolsas, cubiertos, platos y filamentos en bobinas para impresoras 3D. “En los últimos tiempos, en todo el mundo se ha incrementado bastante la demanda de este material e incluso hubo un faltante en el mercado”, relata Karina Daruich. “El PLA es el biopolímero más conocido porque presenta rigidez y se caracteriza por poder mezclarse con otros plásticos, formando compuestos”. Esa mezcla, sin embargo, debe realizarse necesariamente con otros plásticos biodegradables para que el compuesto conserve esa característica.

El PLA, que se importa desde Estados Unidos, representa el 60% de la materia prima de las alrededor de 6 toneladas de filamentos para impresoras 3D que vende por mes la empresa 3DProcer, de la ciudad de Mauá, en el Gran São Paulo, estima el ingeniero mecatrónico Felipe Buzinskas, CEO de la compañía. “Nuestro emprendimiento todavía es pequeño, pero está creciendo mucho porcentualmente hablando”, comenta. Según él, los clientes están dispuestos a abonar hasta el doble del precio por el filamento fabricado con el biopolímero, en comparación con aquellos elaborados con plástico tradicional, no tanto por interés ecológico sino por la facilidad de impresión que brinda el producto. “En Brasil hay muchas máquinas de impresión 3D sencillas, importadas de China, y ellas funcionan mejor con el PLA que con el plástico convencional”. Sucede que el plástico derivado del petróleo pierde calor muy rápidamente, degradando los filamentos utilizados en las impresoras 3D chinas.

Léo Ramos Chaves Filamento de impresora 3D fabricado con el biopolímero PLALéo Ramos Chaves

Otro bioplástico que se produce exclusivamente a partir de fuentes renovables y es biodegradable es el polihidroxibutirato (PHB), que se comercializa bajo la marca Biocycle. Este material, que se elabora a partir de un proceso en el cual el azúcar de la caña es metabolizado por bacterias y transformado en la resina plástica, se asemeja a algunos polímeros tradicionales, tales como el polipropileno (PP). El material es una creación de científicos paulistas, a partir de estudios que comenzaron en la década de 1990 (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 142), y su patente pertenece a la firma PHB Industrial, una empresa instalada en la localidad de Serrana (São Paulo), que lo produce en pequeña escala y bajo demanda.

“Se trata de un producto destinado a un nicho particular del mercado, con un valor superior al de los polímeros convencionales. Lamentablemente, el mercado no ha podido asimilar esa diferencia de precio”, dice Eduardo Brondi, gerente administrativo de PHB Industrial. Según Brondi, el proyecto de producción de PHB a escala industrial está hibernando. “Eventualmente fabricamos un lote para un cliente específico. Estamos trabajando en otras líneas de biotecnología”.

Iniciativas tales como la decisión reciente de la alcaldía de São Paulo de abolir en la ciudad el comercio de plásticos descartables de un solo uso en los restaurantes, cafeterías, panaderías y hoteles a partir del 1º de enero del año que viene pueden estimular la producción de plásticos de materiales biodegradables, compostables o reutilizables, que no dañan el medio ambiente. Otros lugares están adoptando medidas similares. Más allá de la Unión Europea, que prohibió los descartables a partir de 2021, China ha anunciado resoluciones para reducir drásticamente el uso de bolsas plásticas en los próximos años.

No obstante, los expertos señalan que no existe una solución única para afrontar los problemas derivados de la utilización de plásticos por la sociedad. “Es fundamental que se verifique la necesidad real del uso del material y su destino final. El caso es que, pese a ser fundamentales, si la definición de políticas públicas se realiza sin un apoyo concreto para una gestión correcta de los materiales, ello puede dar origen a lo que hoy vemos en São Paulo. Algunas recicladoras de plásticos de la ciudad acaban por ser inoperantes porque son económicamente inviables”, dice Vânia Zuin.

Daruich añade: “Se debe tener en cuenta un análisis integral del ciclo de vida del producto que permita evaluar los impactos no solo sobre el medio ambiente, sino también en cuanto a lo económico y lo social, en el curso de su existencia, ya sea el caso de un plástico de uso único o no”, dice. “La responsabilidad del desechado adecuado debe ser compartida entre la industria, el gobierno y los consumidores”.

Artículos científicos
KÜMMERER, K. et al. Rethinking chemistry for a circular economy. Science. v. 367, n. 6476, p. 369-70. 24 ene. 2020.
OLIVEIRA-FILHO, E. R. Investigating nutrient limitation role on improvement of growth and poly(3-hydroxybutyrate) accumulation by burkholderia sacchari lmg 19450 from xylose as the sole carbon source. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. v. 7, artículo 416. 8 ene. 2020.

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