informe preliminar

CATEDRA ECOEMBES DE

MEDIO AMBIENTE

Proyecto de Análisis de Bioplásticos

DICIEMBRE

2007

INFORME PRELIMINAR

Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar

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Índice

Definiciones 1. Introducción…………………………………………………… 2. Objetivos básicos del informe preliminar……………….. 3. Los EDP…………………….………………………………….

4. Los BPL……………………………………………………...… 4.1. El Acido Poliláctico (PLA)……………………………... 4.2. Los Polihidroxialcanoatos (PHA)……………………. 4.3. Procesos de fabricación de productos BPL………. 4.4. El ciclo de vida de los BPL.………………………….. 4.5. Cuestiones sobre la producción de BPL……..……..

4.6. Costes de materias primas……..…………………... 4.7. Certificación de biodegradabilidad………………….. 5. Los BPL en envases y embalajes…………………………. 5.1. Empresas y situación actual de los BPL…………….

5.1.1. Resumen sobre el desarrollo de nuevos materiales ……………………………………..

5.1.2. Empresas y biopolímeros…………………... 5.2. Colorantes y aditivos para envases sostenibles….. 5.3. Tabla resumen……………………………………………

6. La gestión de los residuos y tratamiento de los BPL… 7. Retos…………………………………………………………… 8. Conclusiones del estudio preliminar…………………….. BIBLIOGRAFIA…………………………………………………… NOMENCLATURA……………………………………………….. ANEXOS……………………………………………………………

3 4 8 9 14 14 15 16 17 23 27 28 32 33 36 37 38 40 43 45 54 60 71 74


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DEFINICIONES

Bioplástico (BPL): es un plástico certificado como biodegradable y/o de origen

renovable. De esta forma, se pueden utilizar como materia prima: los recursos

agrícolas, forestales y animales. Actualmente, los grupos de polímeros

considerados como BPL son los PLA (Acido poli-lácticos); el PHA (poli-hidroxi-

alcanoato), almidón (y almidones complejos) y otros poliésteres sintéticos,

eventualmente de origen petrolífero.

Material biodegradable: es todo producto que se degrada y se destruye por la

acción de hongos y bacterias, bajo condiciones ambientales determinadas. La

definición debe aportar otro parámetro esencial: el tiempo y las condiciones en

las que se verifica la degradación. Por poner un ejemplo, el papel o la madera,

como material heterogéneo, tarda años en biodegradarse, sin embargo,

comúnmente se dice que tanto la madera como el papel son biodegradables.

Como norma general, se puede considerar que un material es biodegradable

cuando en medio húmedo se degrada entre 28 y 60 días ó en medio seco o en

compostaje natural, en 90 días.

Material fragmentable: La descomposición de la materia es realizada por la

acción de los microorganismos, sumándose las actividades físicas, químicas y

biológicas que conducen a la degradación. Para esto, hay tres factores

esenciales para la degradación: la temperatura, la humedad y la exposición

ultravioleta, que son los que actúan en el proceso primario de fragmentación de

la materia.

Materiales biodesintegrables: Son mezclas de bioplásticos con polímeros

sintéticos no biodegradables, que por la acción de microorganismos se pueden

desintegrar, convirtiéndose en agua y CO2 las macromoléculas del BPL,

mientras que las de alto peso molecular del polímero sintético aparecen

intactas.


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Plástico Biodegradable (EDP Environmentally Degradable Polymers and

Plastics): polímeros fabricados a partir de recursos naturales renovables o de

síntesis de hidrocarburos con aditivos o mezcla de ambos, que son

biodegradables por la acción de microorganismos en condiciones ambientales

determinadas.


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1. INTRODUCCIÓN

La difícil biodegradabilidad de los plásticos, que llegan a permanecer en

el medio hasta 500 años (Scott, 2000), ha hecho que se genere un sistema de

reciclaje de los mismos, que ha consistido básicamente en recogerlos

selectivamente, limpiarlos, seleccionarlos por tipo de material y fundirlos de

nuevo para usarlos como materia prima adicional, alternativa o sustituta, para

el moldeado de otros productos (Luengo et al, 2003), evitando así la intrusión

en el medio de sustancias contaminantes difíciles de controlar.

En los últimos años, el concepto de plástico está evolucionando hacia

aquellos materiales cuyo origen es distinto del petróleo y que puedan

convertirse en compuestos de características similares (Rivard,1991). Estos

materiales tienen un origen en materias orgánicas, en principio renovables, de

ahí el concepto de Bioplástico (BPL), que además, pueda biodegradarse por

la acción de los microorganismos, a corto plazo (IBAW,2005).

Los principales fabricantes mundiales de plásticos están investigando en

esta línea, hasta tal punto que en Europa se ha creado la Asociación de

Fabricantes de Bioplásticos: European Bioplastics. Esta asociación fue fundada

en 1993 y en la actualidad agrupa a 75 miembros, con una tendencia

claramente creciente. Pertenecen a esta Asociación, entre otros: BASF,

Danone, Nestlé, Sphere, Novamont, etc.

Los Plásticos Biodegradables (EDP) pueden ser fabricados a partir de

recursos renovables, tanto de de origen animal como vegetal, o recursos

fósiles. Es la estructura química lo que hace a un polímero biodegradable, lo

diferencia de un polímero convencional, y permite que pueda ser destruido por

microorganismos, como hongos y bacterias en ambientes biológicamente

activos (Luengo et al, 2003; Lee y Choi, 1999).

Aunque las cifras no son oficiales, se estima que el mercado actual de

biopolímeros está alrededor de las 250.000 toneladas al año, donde el


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consumo de Europa está alrededor de las 50.000 toneladas. De mantenerse el

crecimiento continuo que se ha presentado hasta ahora, la capacidad global de

producción de polímeros biodegradables alcanzaría la marca del millón de

toneladas alrededor del año 2010 (IBAW, 2005).

Finalmente, la European Bioplastics reagrupa a todas las empresas que

forman parte del ciclo de vida de los bioplásticos, desde la materia prima

agrícola, la industria química y plásticos, hasta las industrias y empresas de

reciclaje.

La evolución del número de empresas asociadas se ve representada en el

siguiente gráfico:


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Representación mundial de empresas en la 2ª conferencia sobre

bioplásticos.

BASF (Alemania), Biostarch (Singapur), Biotec, (Alemania), Clarifoil

(Reino Unido), coopbox Europa (Italia), DinCertco (Alemania), DuPont (Suiza),

Færch Plast (Dinamarca) , FKuR (Alemania), Forapack (Italia), Innovia Films

(UK), Internacional Pro ceso Plantas (EE.UU.), Interpack (Alemania), Invertir en

Alemania (Alemania), Limagrain (Francia), maag (Alemania), NatureWorks (

EE.UU.), Novamont (Italia), Plantic Technologies (Australia), PolyOne (Bélgica),

Purac biochem (Países Bajos), Sirane Ltd (Reino Unido), Sidaplax (Bélgica),

Tianan Biologic Materi -al Company (China), Unitika (Japón) , Vinçotte

(belgica).


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2. OBJETIVOS BASICOS DEL INFORME PRELIMINAR

El presente informe pretende servir de base para la realización de un

estudio posterior profundo sobre los polímeros biodegradables y su impacto

sobre el actual sistema de gestión de los residuos de envases. Para ello, el

alcance del mismo será reunir toda la información disponible, de forma

comentada, sobre los polímeros biodegradables, para intentar encuadrar el

problema. Lógicamente, con el propio desarrollo del estudio, se podrán abordar

otras cuestiones tal y como se mencionan a continuación.

- Clarificar la definición de BPL; plásticos biodegradables y materiales considerados como recursos renovables.

- Comprender el papel político, económico, técnico y medioambiental de estos materiales

- Encuadrar estos materiales en el sistema de recogida de residuos y en el sistema integrado de gestión. La International Biodegradable Polymers Association and Working Group (IBAW) estima que

aproximadamente el 10% de las áreas de aplicación que los plásticos

tienen hoy en día, puede ser cubierta con los BPL disponibles

actualmente. Para que esto suceda, sin embargo, sería necesario que

hubiera 5 millones de toneladas de biopolímeros en Europa y la

capacidad de producción alcanza sólo las 300.000 toneladas (IBAW,

2005). El potencial que el sector tiene, sólo se alcanzará si se dan las

condiciones de inversión necesarias. Un primer paso hacia la creación

de un marco favorable para los bioplásticos ha sido la regulación de

envases y embalajes en Alemania, en mayo de 2005, a través de la cual

se dio una exención del pago del Punto Verde a los bioembalajes.

- Determinar el alcance de la biodegradación de este tipo de plásticos y verificar el sistema de certificación. En Interpack, IBAW

hizo una aclaración acerca del mal uso de los términos “degradable” y


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“biodegradable”. Existe una diferencia entre los aditivos para los

plásticos degradables, provenientes del petróleo, y los plásticos

provenientes de fuentes naturales, como los BPL (IBAW, 2005). De

acuerdo con la asociación, estos términos no están protegidos, y los

plásticos que cuentan con aditivos que mejoran su capacidad de

degradación no alcanzan a satisfacer las normas de biodegradabilidad

establecidas por los cánones europeos; particularmente por la norma EN

12432. Los bioplásticos, en cambio, sí las satisfacen. La IBAW

promueve un compromiso ambiental de la industria, en la que los

productos se certifiquen, y alcancen el logo de “compostabilidad”.


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3. LOS EDP

Los plásticos biodegradables (EDPs, Environmentally Degradable

Polymers and Plastics) vienen definidos en la ISO (International Standard

Organization) los define como “aquellos plásticos que se degradan por la

acción de microorganismos (bacterias, hongos y algas)”. A continuación se

expone un gráfico de la clasificación de los EDP, según su origen.

Los EDP, pueden producirse a partir de:

a) Materias primas no renovables (Petróleo, fundamentalmente), que con

aditivos que favorecen su biodegradabilidad, generan los polímeros del

tipo:

- Policaprolactona (PCL)

- Copoliéster alifático (PBSA)

- Politereftalato de trimetileno

b) Materias primas renovables (De origen vegetal, fundamentalmente), de

los que se extraen sustancias tales como el almidón, la celulosa, gluten

y caseína mediante dos sistemas:

- Síntesis de biomonómeros, para producir Acido Poliláctico (PLA)

- Acción de microorganismos en presencia de enzimas, para producir

Polihidroxialcanoatos (PHA).


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Aditivos Paja Madera Hemicelulosa Maíz Goma de Guar Trigo Chitín Tabaco Pectina Soja Arroz Tapioca Algodón

POLIMEROS BIODEGRADABLES (EDP)

POLIMEROS DE FUENTES NO RENOVABLES

BIOPOLIMEROS (BPL)

Polímeros extraídos de

Biomasa

Sintetizados a partir de

Biomonómeros

Producidos a partir de

Microorganismos

Sustrato + enzimas+ bacterias

Polihidroxialcanoato (PHA)

Acido Poliláctico (PHL)

Polisacáridos/Proteínas/otros

Soya Gluten Caseina

Lignina

Almidón / celulosa / otros

Policaprolactona (PCL) Copoliester alifático (PBSA)

Politereftalato de trimetileno


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No obstante, hay que precisar que los EDPs pueden proceder del

petróleo y no deben confundirse con los BPL. Se insiste en el concepto: "un

BPL es un plástico de origen natural producido por un organismo vivo y con

carácter biodegradable, sintetizado a partir de fuentes de energía renovables,

por lo que apenas produce contaminación".

La IBAW critica por su parte el mal uso de los términos "degradable" y

"biodegradable", por lo que promueve un compromiso ambiental de la

industria, en la que los productos se certifiquen. Según sus responsables, los

plásticos procedentes del petróleo con aditivos que mejoran su capacidad de

degradación no satisfacen las normas de biodegradabilidad establecidas por

los cánones europeos, mientras que los bioplásticos sí lo hacen.

Los BPL son fabricados por tanto a partir de recursos renovables de

origen natural, como el almidón o la celulosa. Para crear un BPL, los científicos

buscan estructuras químicas que permitan la degradación del material por

microorganismos, como hongos y bacterias (Khanna y Srivastava, 2005).

Actualmente se observa un marcado incremento en el interés científico e

industrial en la investigación para la producción de EDPs. La fabricación de

EDPs a partir de materiales naturales, es uno de los grandes retos en

diferentes sectores; industriales, agrícolas, y de materiales para servicios

varios.

Ante esta perspectiva, las investigaciones que involucran a los plásticos

obtenidos de otras fuentes han tomado un nuevo impulso y los

polihidroxialcanoatos aparecen como una alternativa altamente prometedora

(Steinbuchel, 1991; Bonthorone et al, 1992; Du, Si y YU, 2001; Khanna y

Srivastava, 2005). La sustitución de los plásticos actuales por EDPs es una vía

por la cual el efecto contaminante de aquellos, se vería disminuido en el medio

ambiente. Los desechos de EDPs pueden ser tratados como desechos

orgánicos y eliminarlos en las plantas de compostaje o, en el peor de los casos,


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en los propios vertederos, donde su degradación se realice en exiguos

períodos de tiempo.

Paraconcluir: todos los BPL son EDPs, mientras que todos los EDPs no son BPL.


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4. LOS BPL

Los tipos de biopolímeros se pueden clasificar de la siguiente manera:

• Polímeros extraídos o removidos directamente de la biomasa:

polisacáridos como el almidón y la celulosa. Proteínas como la caseína,

queratina y colágeno. Lignina, etc.

• Polímeros producidos por síntesis química clásica utilizando monómeros biológicos de fuentes renovables. Por ejemplo, el PLA,

monómero natural producido por vías fermentativas a partir de

elementos ricos en azúcares, celulosa y almidón, es polimerizado

artificialmente.

• Polímeros producidos por microorganismos, bacterias productoras nativas o modificadas genéticamente. Por ejemplo, el PHA

4.1. El Ácido Poliláctico (PLA)

En el Anexo 3 se hace una referencia a la producción del PLA y a sus

características. Ahora simplemente se hace referencia de las aplicaciones

generales

Aplicación del PLA:

• Fibras textiles (cubre el espacio entre las fibras sintéticas y fibras

naturales como la seda, la lana, y el algodón).

• plástico para embalaje (sustitución del PET pero biodegradable y

reciclable)

• materiales médicos (suturas biodegradables , implantes)

Degradación del PLA:


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Se han realizado investigaciones sobre degradaciones aeróbicas de

envases de PLA en Alemania, (Pullammanappallit et al, 2003),

fundamentalmente en dos plantas distintas de compostaje durante un periodo

de 12 meses. Los resultados demostraron que los envases con PLA se

degradaron entre un 67 y 97% en peso, mientras que comparativamente los

experimentos con celulosa pura a 100 días, llegaron al 94% de degradación.

Ello conduce a que en condiciones poco controladas en plantas de compostaje,

la biodegradación del PLA no llega a ser todo lo satisfactoria de lo que se

esperaba.

4.2. Los Polihidroxialcanoatos (PHAs)

Los PHAs son producidos generalmente por bacterias Gram negativas,

aunque existen bacterias Gram positivas también productoras en menor escala.

El primer PHA descubierto fue el PHB, que fue descrito en el instituto Pasteur

en 1925 por el microbiólogo Lemoigne quien observó la producción de PHB

(Poli-hidroxibutirato) por Bacillus megaterium.

Posteriormente, en 1958 Williamson y Wilkinson observaron que Bacillus

megaterium acumulaba el polímero poli-beta-hidroxibutirato cuando la relación

glucosa/nitrógeno en el medio de cultivo no se encontraba en equilibrio y

observaron su degradación cuando existía falta o deficiencia de fuentes de

carbono o energía. A partir de este hecho, se encontraron inclusiones de PHA

en una extensa variedad de especies bacterianas: Pseudomonas oleovorans

para producir poli-(R)-3-hidroxialcanoatos (Lagaveen, et al, 1988).

En la actualidad se conocen aproximadamente 150 tipos diferentes

polihidroxialcanoatos. La primera patente de PHB fue pedida en los Estados

Unidos por J. N. Baptist en 1962. En 1983 ocurrieron dos acontecimientos

importantes, primero fue el descubrimiento por De Smet et al, de una cepa de

Pseudomonas oleovorans (ATCC 29347) productora de PHB, y

consecutivamente se dio la primera producción del primer biopoliéster de uso

comercial.


16

Un copolímero formado por monómeros de cuatro y cinco carbonos,

denominados PHB y PHV, respectivamente, se denominó comercialmente

“Biopol” y se produjo utilizando Ralstonia eutropha, a partir de glucosa y ácido

propiónico (Kim et al, 1994; Wang y Yu, 2001; Du et al, 2001). Este BPL en la

actualidad ya es sintetizado a partir de una sola fuente de carbono en bacterias

recombinantes derivadas de determinados estudios utilizando como medio una

mezcla de glicerol y caseína hidrolizada ( Borman y Roth, 1999); y exhibe un

alto potencial de biodegradabilidad y propiedades termomecánicas mejores que

el PHB puro (Akiyama et al, 2003).

En general los PHAs son insolubles en agua, biodegradables, no tóxicos,

por lo cual uno de los principales beneficios que se obtienen de la aplicación de

PHAs, es el ambiental. La utilización de estos productos, reduce la

dependencia del petróleo por parte de la industria plástica, genera una

disminución de los residuos sólidos en vertederos y reduce la emisión de gases

que provocan el efecto invernadero.

El precio final de los biopolímeros depende de varios factores, entre ellos

los costos de la producción, el rendimiento de polímero obtenido y los costos

de procesamiento. Existen actualmente varios enfoques para lograr producir

PHA a precios competitivos.

Existen dos formas de producir PHA: a través de los vegetales, mediante

mejora genética de los mismos, y mediante microorganismos. Ambas formas

están discutidas en el ANEXO 4.

4.3. Procesos de Fabricación de productos a partir de los EDP

Los polímeros EDP pueden ser utilizados al igual que los polímeros no

biodegradables, de modo que se constata que la tecnología de fabricación de

envases es la misma para unos y otros polímeros: Extrusión; Extrusión-

soplado; Inyección.


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En el ANEXO 5, se muestra un resumen de estas tecnologías.

4.4. El ciclo de Vida de los BPL En este apartado se hace referencia teórica del ciclo de vida de los BPL, teniendo en cuenta que aun no se han encontrado referencias científicas de ello, ni se han hecho análisis de ciclos de vida de los BPL en productos determinados. Comparativamente con los plásticos no degradables, en el siguiente cuadro se presentan las distintas fases del ciclo de vida:

POLIMEROS SINTETICOS

POLIMEROS RR.NN.RR Y BIODEGRADABLES BPL

FUENTE MATERIA PRIMA

Reservas petrolíferas y reciclaje

Reservas petrolíferas y reciclaje Biomasa (CO2 y H2O)

ENERGIA Fósil Fósil Fotosintética (solar)

MATERIA PRIMA BASE Petróleo/gas/ plástico recuperado

Petróleo/gas/ plástico recuperado Productos agroforestales

OBTENCIÓN POLIMEROS Síntesis química Síntesis química +

aditivos Biotecnología

PRODUCTOS INTERMEDIOS

(GRANZA) Tecnología tradicional La misma La misma

PRODUCTOS TERMINADOS Tecnología tradicional La misma La misma

DESTINO FINAL VIDA UTIL

Reciclaje Incineración Vertedero

Biodegradación Biodegradación

Básicamente, los biopolímeros de origen vegetal se generan a través de

la fotosíntesis, es decir, aprovechando la energía solar. Ahora bien, en esta

primera fase hay que contabilizar: los abonos, el consumo de agua y el

consumo de combustible en la recolección. Con ello, obtenemos el producto de

origen vegetal: patatas, algodón, maíz, plantas grasas, etc.


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De estos productos agrícolas se obtendrán el almidón, los ácidos grasos,

las grasas, etc, para obtener el PLA, el PHA y PHB. En las plantas de síntesis

de estos productos, el consumo de energía es aun importante, así como el de

productos químicos.

Obtenidas las materias primas, almidón, aceites y grasas, ésteres,

enzimas, etc., pasa a la generación de los gránulos de BPL, donde hay

consumo de energía, productos químicos y generación bioquímica a través de

microorganismos bacterianos.

Mediante técnicas convencionales, se fabrican envases y embalajes,

que entran en el mercado al igual que los envases convencionales. Una vez

utilizados estos envases, siendo estrictamente puristas, han de depositarse con

el material orgánico, ya que su tratamiento más efectivo es el compostaje dada

su característica de biodegradabilidad. Con el compostaje sufren una

biodegradación y nuevamente pueden usarse como abonos y reintegrarse al

medio en forma de sustrato.

Pero la pregunta es ¿realmente el ciclo de vida de los BPL es menos

contaminante o impacta menos que los plásticos convencionales o

biodegradables de origen petrolífero?

Bio Intelligence Service ha realizado un estudio presentado en marzo de

2007 por Ecoemballages de Francia, sobre el análisis del ciclo de vida (ACV)

de los BPL, en comparación con los plásticos normales y con los plásticos

biodegradables. En concreto se han analizado productos tales como:

- Film alimentario para envolver (1000 m2)

- Contenedores pequeños para frutas (1000 unidades)

- Tarros de plástico (1000 unidades)

- Botellas de 1 litro de bebidas (1000 unidades)


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Los materiales analizados de cada uno de los productos anteriores son:

- PE (Fuente no renovable y no biodegradable)

- PET (Fuente no renovable y no biodegradable)

- Symphony (Fuente no renovable y Polímero oxo-degradable)

- PLA (Polímero biodegradable y de fuente renovable)

- Ecoflex (Fuente no renovable y biodegradable)

- Biolice (mezcla de polímero biodegradable de fuente renovable y no

renovable para el caso de Mater-Bi)

Los indicadores ambientales que se estudiaron fueron los siguientes:

- Uso de energía no renovable

- Consumo de agua

- Gases de efecto invernadero (GEI)

- Contaminación acuífera: eutrofización (aporte más o menos masivo de

nutrientes inorgánicos en un ecosistema acuático)

Los resultados más significativos fueron los siguientes

(polímero/producto fabricado). Se toma como base comparativa el PE con valor

100:

A) Films (triturado en partículas de 50 micras)

0

50

100

150

200

250

ENRG AGUA GEI EUTROF

ECOFLEXBIOLICESYMPHONYPE


20

Del gráfico se deduce que para producto fabricado con PLA (BIOLICE)

es el menos impactante sobre el medio ambiente, salvo en el caso de la

eutrofización de las aguas, medido a través de PO4-3. El ECOFLEX se muestra

muy impactante y por tanto no sería aconsejable su utilización para film desde

el punto de vista ambiental.

B) Tarros, vasos, etc. (botes de productos lácteos de 125 ml).

020406080

100120140160


ECOFLEXBIOLICESYMPHONYPE

En general el PLA (BIOLICE) presenta una mejor opción ambiental

comparada con el PE en cuanto a consumo energético, mientras que en el

indicador de eutrofización, todos los biopolímeros son más impactantes que el

PE.


21

C) Contenedores o bandejas de frutas

0

50

100

150

200

250

300


ECOFLEXBIOLICESYMPHONYPEPET

En este caso, los materiales que se utilizan son el PLA, PET y PE. El

proceso de fabricación de contenedores de frutas, hace que el más eficiente

ambientalmente sea el PE seguido del PLA, por lo que la sustitución se vería

forzada hacia los envases de PET. No obstante, los resultados en estos

productos presentan una incertidumbre importante, según el informe al principio

referenciado.

D) Botellas de 1 litro

En este caso los materiales utilizados son el PE, PLA y PET. El análisis

realizado ha sido más complejo, dado que la producción de estos envases es la

de mayor peso en el mundo. No obstante, analizando y trasladando los

resultados a unidades comparativas, se obtiene lo siguiente:


22

05

10152025303540


ECOFLEXBIOLICESYMPHONYPEPET

El biopolímero presenta ciertas ventajas frente al PET en cuanto a

consumo de agua y eutrofización.

Este estudio concluye a nivel técnico con lo siguiente:

- La mayoría de polímeros de origen vegetal presentan algunos beneficios

ambientales en los envases, pero esta situación puede mejorar aún más.

- En el conjunto del ciclo de vida, el hecho de producir resinas de origen

vegetal es un paso importante para la disminución de algunos impactos,

pero no es un criterio suficiente para evaluar el impacto global.

- Al final del ciclo de vida de los envases, el impacto es menor en los

biopolímeros y la compostabilidad no es un factor determinante para

ello, ya que estos pueden a su vez incinerarse con una tasa de emisión

de GEI = 0 y, caso que una fracción vaya al vertedero, su

biodegradabilidad a corto plazo está asegurada.

- Se observa que en los plásticos derivados del petróleo, los procesos

están optimizados mientras que en los BPL aún no lo están.

Otras investigaciones (Heyde, 1998; Gorngross y Slater, 2000; Akiyama et

al, 2003; Patel et al, 2003 y Vink et al, 2003) corroboran, con datos más

concretos, lo expuesto respecto al ahorro energético de los biopolímeros y sus


23

emisiones GEI. En efecto, para fabricar los biopolímeros se necesitan entre 20-

50 GJ / t de polímeros y se emiten 1.0-4.0 t CO2eq/t polímero. Esto implica que

en términos relativos de energía son materias muy interesantes para su

fabricación. Sin embargo, en términos absolutos, los ahorros son más bien

pequeños: el peso del ahorro de energía en todo el sector químico supondrá

tan sólo un 0,5-1% en el 2010 y como máximo, para el 2020, hasta un

2,1%. La disminución de las emisiones de gases GEI supondrán en este

escenario para el 2010 un porcentaje del 1-2%, llegando al 5% para el 2020.

A nuestro juicio, los biopolímeros no compensarán la carga adicional al

medioambiente generada por los polímeros sintéticos debido al crecimiento de

estos, ni tampoco servirán para la compensación de los impactos ambientales

generados por los plásticos, al menos durante las próximas dos décadas.

4.5. Producción.

La producción es relativamente limitada, véase el grafico adjunto, y el

precio aún no es competitivo. Pero esto puede cambiar rápidamente, teniendo

en cuenta la escalada de precios del petróleo y los últimos desarrollos en el

campo de los plásticos vegetales, que hacen que sus características de dureza

y resistencia al calor se acerquen, cada vez más, a las del polietileno.


24

De ello se desprende la necesidad de conocer varios puntos en el

desarrollo del proyecto definitivo. En concreto:

1. ¿A qué precio tiene que llegar el barril de petróleo para que

compense económicamente la producción masiva de biopolímeros?

2. Ante ese escenario hipotético, la superficie agrícola y los cultivos

actuales, particularmente en la Unión Europea, ¿qué restricciones

pondrían a la producción de plantas para biopolímeros?

3. ¿Cómo afectará a los precios la entrada en competencia de los

cultivos para biopolímeros frente a los energéticos y alimentarios?

4. ¿Qué políticas se prevén vaya a seguir la UE en esta materia?

Sobre estos tres últimos puntos, se puede realizar un análisis muy

superficial y sencillo, que deberán ser ampliados posteriormente, basándonos

en los informes FAO (2003); Eurostat (2003) y Metabolix (2002). Los cálculos


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de las necesidades de uso de la tierra para obtención de materia prima para

biopolímeros muestran que para el 2010, se precisará un máximo de 125.000

ha en Europa (EU15) y para el 2020 un máximo de unas 975.000 ha. Según el

mapa de usos agrícola europeo, supondría la utilización de entre un 1 al 5%

actual de la superficie dedicada al trigo. Si se compara con otras tierras

dedicadas a cultivos industriales, biodiesel, etc, los porcentajes son similares,

por lo que, en principio, no se espera que la fabricación de biopolímeros genere

tensiones en el mercado de la UE, al menos, más de las que hay actualmente.

Estas son cuestiones básicas a responder, teniendo en cuenta, además,

las posibilidades de uso tecnológico de los biopolímeros para fabricación de

productos sustitutivos del plástico de síntesis y, en particular, su efecto en la

fabricación de envases y embalajes, dado que la potencial producción de BPL

iría también a otros productos de mercado (ver figura adjunta).


26


27

4.6 Costes de materias primas

Cuadro comparativo del coste por kg de las materias primas para hacer

plásticos y bioplásticos.

(Fuente: Observatorio del Plástico)

Los precios de los polímeros biodegradables permanecen muy elevados y por

tanto poco competitivos. Esto hace que el empresario no vea en ellos aun una

alternativa viable a los plásticos tradicionales.

Los altos costes relativos de esta materia prima vienen establecidos por

el Observatorio del Plástico, en el Informe Técnico de Polímeros

Biodegradables.

• Fuerte gastos en I+D

• Inversión en plantas de producción.


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Aunque ya existen plantas de producción y distribución en Europa,

algunos Polímeros todavía deben ser traídos desde EEUU o Japón, por lo que

los costes también se ven aumentados relativamente por el transporte.

Para la generalización de la producción y uso de biopolímeros se

observa una falta de información por parte de los fabricantes de estas materias

primas, que es otra de las barreras a saltar. Las especificaciones técnicas de

estos productos no llegan al detalle de las de los plásticos tradicionales,

generando cierta desconfianza entre los empresarios que no ven asegurado un

satisfactorio comportamiento técnico (de los polímeros biodegradables) en

comparación con los plásticos tradicionales.

4.7. Certificación sobre la biodegradabilidad y compostabilidad

Los BPL tienen que cumplir normas de certificación, que son distintas en

función del país o zona de referencia.

- Europa:

La norma europea EN 13432, por la que se establecen las propiedades de los

materiales biodegradables como referencia para la identificación de los

plásticos biodegradables, hacen que se tengan que cumplir los siguientes

requisitos:

a) Biodegradabilidad, donde un polímero es considerado biodegradable si

más del 90% de su masa se convierte en dióxido de carbono (CO2) y

agua (H2O) dentro de 6 meses de prueba, utilizando métodos de ensayo

ISO 14851, 14852 o 14855.


29

b) Desintegración, si más del 90% del polímero debe desintegrarse a

menos de 2 mm de piezas dentro de 3 meses de la industria de

compostaje

c) Contenido en metales pesados

Metal CEN norm ppm (on TS)

Zn

Cu

Ni

Cd

Pb

Hg

Cr

Mo

Se

As

F

< 150

< 50

< 25

< 0.5

< 50

< 0.5

< 50

< 1

< 0.75

< 5

< 100

d) Ecotoxicidad: El compost de residuos no debe ejercer ningún

efecto tóxico sobre la germinación de las plantas y el crecimiento.

Para garantizar la conformidad a la norma de estos productos, se han

creado dos organismos de certificación:

- El organismo belga AIB VINCOTTE que a su vez ha creado el sello

“OK Compost” una marca de conformidad con la

EN 13432, reconocido por l’AFNOR y la LNE.


30

- El organismo alemán DIN Certco, que ha creado el

sello “Compostable”, una marca de conformidad con

la DIN EN 13432.

Australia:

Norma australiana BIODEGRADABLE AS 4736-2006. Esta norma abarca lo

anterior EN13432 criterios y, además, tiene las siguientes pruebas:

Earthworm ensayo de toxicidad: El compost de residuos no debe

ejercer ningún efecto tóxico sobre las lombrices de tierra.

Norteamérica:

Norma Norteamericana ASTM D-5488. Esta norma estadounidense fue

creada con el objetivo de informar de los envases hechos con plásticos

biodegradables a los consumidores y usuarios. Incluye especificaciones sobre

la producción, uso y eliminación los materiales y de los propios envases.

A nuestro juicio, no existen en la actualidad indicadores para evaluar el

comportamiento de los plásticos degradables y biodegradables en ambientes

diferentes a la producción de compostaje. Las normas anteriormente citadas

están relacionadas con el comportamiento de los plásticos en la producción

de compost comercial, no siendo pues normas de biodegradación. Ambas

normas fueron desarrolladas para polímeros hidro-biodegradables (Ej.

poliésteres alifáticos –grasos- más almidón modificado) en los cuales el

mecanismo que induce la biodegradación está basado en su reacción con el

agua y determinan que para que un producto sea compostable deba cumplir

las exigencias descritas anteriormente.

La siguiente tabla muestra los esquemas de certificación de los distintos

países en cuanto a bioplásticos.


31


32

5. LOS BIOPÁSTICOS EN ENVASES Y EMBALAJES

Su implantación en el sector de envases y embalajes ha arrancado con

fuerza, y el creciente número de productos y aplicaciones pone en relieve las

múltiples posibilidades de estos materiales. La feria líder mundial del sector del

envase y el embalaje, la Interpack 2005, que se celebró del 21 al 27 de abril en

Düsseldorf, acogió la exposición monográfica "Innovationparc Bioplastics in

Packaging", que mostró el estado de desarrollo actual de los bioplásticos y sus

posibilidades de aplicación.

Entre otros temas, se abordaron:

• Las condiciones marco, legales y económicas existentes para el

lanzamiento de estos productos al mercado,

• Medidas para el aseguramiento de la calidad

• Los beneficios y oportunidades de mercado

• Nuevas formas de recuperación de residuos.

Las empresas fabricantes de todo el mundo están orientando sus

esfuerzos de desarrollo hacia materiales hechos de materias primas renovables

en lugar de fósiles. El modelo del que se parte es el ciclo del carbono que se da

en la naturaleza. Si hasta ahora los esfuerzos empresariales en este ámbito se

concentraban sobre todo en Europa, Japón y los Estados Unidos, han

empezado a surgir empresas muy activas también en Australia, Brasil, China,

India, Canadá, Corea y Taiwán.

En el sector de envases y embalajes, el mayor ámbito de aplicación de

los plásticos, se ha experimentado un fuerte crecimiento en los últimos tiempos.


33

Entretanto, los envases y embalajes ecológicos compostables pueden

encontrarse en numerosos supermercados de toda Europa. Algunas de las

grandes cadenas comerciales de Francia, Gran Bretaña, Italia y Países Bajos,

sobre todo, han empezado a probar estos productos e incluso a complementar

partes de su surtido con ellos.

La mayor parte de estos envases y embalajes ecológicos se utilizan para

alimentos frescos como fruta y verdura y para productos higiénicos.

Las perspectivas de futuro de los envases fabricados a base de materias

primas renovables son muy buenas por muchos motivos, entre otros, el

elevado precio del crudo. Además, el desarrollo de esta tecnología de futuro

cuenta con el firme respaldo de la clase política (www.interempresas.net)

La modificación de la normativa de envases y embalajes alemana

incluye ahora una normativa especial para envases y embalajes compostables

certificados. Dicha normativa establece que durante la fase de lanzamiento, y

sólo durante esta fase, los productos quedan exentos de la obligación de

recolecta y de las cuotas de reciclaje. Es decir, que quedan fuera del marco de

gestión del “punto verde”

En este sentido, el presupuesto para la investigación, desarrollo y

lanzamiento de productos en el ámbito de las materias primas renovables en

Alemania se ha duplicado en 2005, hasta alcanzar los 54 millones de euros,

según informaciones del Ministerio de Protección del Consumidor, Alimentación

y Agricultura alemán.

5.1. Empresas y situación actual de los BPL

Los puntos de interés en cuanto a aplicaciones de bioplásticos, de

acuerdo con la IBAW, se centran en los sectores de los embalajes, medicina,


34

agricultura y productos desechables. Sin embargo, con el avance de esta

industria se ha ampliado la utilización de biomateriales aplicándose también en:

teléfonos móviles, ordenadores, y dispositivos de audio y video.

De acuerdo a esta información se ha establecido que el 10% de los

plásticos que actualmente se emplean en la industria electrónica pueden ser

reemplazados por biopolímeros. ( www.plastico.com “Electronics Goes Green”,

Berlin 2004)

Como ejemplos clave en el sector que da idea de la posible competencia

para la obtención de materias primas en el futuro, se citan a continuación las

compañías líderes que actualmente producen tanto biopolímeros como

polímeros mixtos o biodegradables procedentes de fuentes no renovables, así

como sus aplicaciones más comunes.

La compañía norteamericana NatureWorks, perteneciente a la

multinacional Dow Chemicals, es el mayor productor mundial de EDP, como el

PLA extraído de la dextrosa del maíz, un azúcar vegetal sencillo, y que es

utilizado en capas de sellado térmico, etiquetas y bolsas de transporte,

como alternativa para películas tradicionales como el celofán o para la

producción de envases rígidos como botellas (el agua BIOTA norteamericana

se envasa con botellas de este material). Asimismo, otras empresas del sector

químico también ofrecen gran variedad de productos basados en estos

plásticos ecológicos.

La compañía italiana Novamont fabrica el BPL Mater-Bi, a partir de

almidones de maíz, trigo y patata, que está siendo utilizado en espumas, productos de higiene, juguetes ecológicos como los de la empresa Happy

Mais e incluso en cubiertas de neumático de la empresa Goodyear.

BASF ofrece desde hace varios años Ecoflex, un producto basado en

almidón de maíz, patata y PLA.


35

Nestlé anunciaba el año pasado el uso en Gran Bretaña de una bandeja

para el empaquetado de sus chocolates "Dairy Box" fabricada con Plantic, una

resina creada a partir de almidón y producida por una compañía australiana.

En Francia, varias empresas azucareras, universidades e institutos de

investigación están trabajando en el desarrollo de EDP a partir del azúcar y los cereales, con el objetivo de abaratar los costes que supone la fabricación de

estos materiales.

En el Sector electrónico:

En 2004 NEC desarrolló un plástico vegetal basado en PLA que

presentaba una alta resistencia al fuego y no requería de componentes

químicos tóxicos como halógenos o derivados del fósforo. En la actualidad ha

creado las dos últimas carcasas de ordenador a partir de diversos materiales

BPL

En 2005, en Japón compañías como Fujitsu comenzaron a introducir

BPL en la fabricación de algunos ordenadores portátiles. Hoy en día ya ha

creado el primer ordenador biodegradable del mundo, compuesto por una

carcasa fabricada íntegramente con resinas vegetales y que permitirá ahorrar

hasta un 40% de energía respecto a las cubiertas de plásticos convencionales.

Mitsubishi y Sony lanzaron en Japón una carcasa para Walkman hecha

con EDP.

Motorola ha creado una cubierta para sus teléfonos móviles que puede

ser reciclada mediante la técnica del compostaje.

Diversas empresas como Pioneer, Sanyo o Sony han desarrollado

discos de almacenamiento. Entre 2005 y 2006 se han presentado varios

modelos de discos DVD en formato Blu-ray elaborados a partir de BPL

Hewlett-Packard está trabajando en una impresora con base en el

almidón de maíz para su carcasa.


36

Sharp ha anunciado que mezclará EDP con plásticos comunes de

equipos desechados para la fabricación de nuevos productos.

En el Sector del automóvil:

Toyota lleva años apostando por el desarrollo de estos materiales, y ya

fabrica alfombrillas con ellos.

En definitiva, la investigación en EDP está dando paso a numerosas

aplicaciones en todos los campos en los que se utilizan materias plásticas no

biodegradables.

Un sector que podría calificarse de revolucionario es el de la

denominada ingeniería de tejidos, una disciplina de reciente creación cuyo

objetivo es la fabricación de tejidos humanos a partir de materiales

biodegradables, de manera que se puedan obtener órganos de recambio.

5.1.1 Resumen sobre el desarrollo de nuevos materiales BPL

En la siguiente tabla se hace un resumen de biomateriales desarrollados

y sus aplicaciones más genéricas. Posteriormente se desarrolla de manera

explícita el contenido de la misma.

COMPAÑIA PRODUCTO REGISTRADO POLIMERO APLICACIONES

DE MERCADO BASF

ECOVIO Ecoflex + PLA Bolsas de mercado

NOVAMONT Mater-Bi Origo-Bi

PHA-PHB Poliésteres

biodegradables

Film envolver Sustitutos de PEAD

y PP

BBT-AG Biopar Ecoflex+PLA Bolsas de mercado, film

TELLES Mirel Natural Plastic PHA Películas y moldeo

Du Pont Sonora PDO (Propanediol) Fibras textiles

FKUR GMBH Bioflex PLA+poliéster Film


37

Biograde Celulosa-éster Moldeados y películas

BIOPEARLS Biopearls PLA Moldeo

NATURE WORKS

Nature Works Ingeo PLA Sustitución de PS

TREOFAN Biophan PLA Películas para

alimentos, cosmética….

A-ROO Earth-First PLA Película envoltorio flores

PLANTIC TECHNOLOGY Plantic PHA Botellas bebidas

carbonat y zumos

BIOTEC Starpol PLA / PHA Bolsas de mercado moldeo

CEREPLAST Cereplast PLA Carpetas, mat. De oficina

INNOWARE Eco-Line PLA Envases

termoformados, vajillas

ALCAN PACKAGING Ceramis-Pla PLA Film

ALCAS Nature-Works Envases para helados

5.1.2. Empresas y biopolímeros

Esquema de los biopolímeros biodegradable actuales (no todos son para

bioplásticos) y de las empresas que los fabrican y los nombres comerciales

Materia Prima Fabricante y nombre comercial producto.

• Almidón Novamont (MaterBi)

Rodenburg Biopolymers (Solanyl®)

Plantic Technologies (Plantic)

Japan Cornstarch (Cornpole CP)

Biotec (Bioplast)


38

• Ac polilactico (PLA) y mezclas Cargill Dow (NatureWorks™)

Mitsui Chemicals Inc (Lacea®)

Hycail BV (Hycail®)

Toyota Ecoplastics

Biomer (Biomer®)

Shimadzu (Lacty)

Kanebo (Lactron®)

Toyobo (Vyloecol

• Acetato de Celulosa Eastman (Tenite)

IFA (Fasal)

Innovia Films (Natureflex™)

Daicel Chemical Industry (Celgreen

CA-BNE)

Mazzucchelli (Bioceta)

• Polytrimethylene terephthalate (PTT)

DuPont Tate & Lyle BioProducts

(Corterra)

• PolyButylene Succinate/Adipate (PBSA)

Showa High Polymer Co, Ltd

(Bionolle®)

• Polybutylene terephthalate (PBT) and PBT mod.

BASF Group (Ecoflex®)

Eaastman Chemical Corp –

Novamont (Eastar Bio)

• Polyhydroxybutyrate/valerate (PHB/V) Zeneca Ltd., U.K (Biopol)

• Polyhydroxybutyrate/Polyhydroxyalkanoates

(PHB/PHA) Procter & Gamble Co (Nodax™)

• Polyvinyl alcohol (PVA) and PVA mod. Kuraray Co., Ltd. (Kuraray Poval)

Aicello Chemical (Dolon VA)

Plásticos Hidrosolubles SA

(Hidrolene®)


39

Nippon Gohsei (Gohsenol)

Nippon Gohsei (Ecomaty)

• Chitosan Aicello Chemical (Dolon CC)

• Polycaprolactone (PCL) and PCL mod. Solvay (CAPA® products)

Daicel Kagaku (Celgreen)

• Poly-3-hydroxybutyric acid (PHB) Mitsubishi Gas Chemical (Biogreen)

• Polyhydroxybutyrate/hydroxyhexanoate (PHBH)

Procter & Gamble - Kaneka

Corporation (Nodax™)

5.2. Colorantes y aditivos para envases sostenibles

DuPont Packaging Solutions ofrece el nuevo Biomax Strong 120, un

aditivo para polímeros que, además, de mejorar la resistencia del PLA el

envasado, se ajusta a las normas alimenticias establecidas por la FDA de los

Estados Unidos y a las normas europeas. En agosto del 2006, la empresa

introdujo un aditivo similar destinado a aplicaciones no alimenticias. Ambos

grados de Biomax Strong proporcionan una mejor resistencia con una

reducción mínima en la claridad de los envases.

Por su parte, PolyOne introdujo un nuevo rango de colorantes

concentrados en líquido, basado en materiales renovables, para ser utilizado

en bioplásticos para aplicaciones biodegradables. Entre las ventajas del nuevo

producto se encuentran: la compatibilidad con resinas biopoliméricas, máxima

distribución de aditivos y colorantes, biodegradabilidad y aprobación para

contacto con alimentos. Los colorantes de PolyOne pueden ser utilizados con

PLA o con mezclas a base de almidones. La empresa ya había desarrollado un

amplio rango de aditivos y colorantes en forma sólida para biopolímeros. El

nuevo concentrado líquido complementa su portafolio en este segmento.


40

5.3.Tabla resumen

• A modo de resumen, a continuación se incluye una tabla esquema que

recoge las principales propiedades y aplicaciones de los polímeros

biodegradables más destacados:


41

Propiedades Aplicaciones Procesado Eliminación Proveedores

Almidón Propiedades mecánicas

similares a plásticos

convencionales.

Resistente a grasas y

alcoholes.

Menaje, envasado de

alimentos, cuidado

personal, bolsas de

basura, etc.

Inyección y extrusión-

soplado,

termoformado.

Compostable. Novamont.

Bistec GmbH.

Nacional Starch &

Chemical

Celulosa Posibilidad de transparente,

traslúcido y opaco.

Frágil en congelación.

Buen aislante.

Asas de cubiertos,

bolígrafos,

recubrimientos, etc.

Inyección. Biodegradable. Mazzuccheli 1849.

Proteínas Resistente.

No-tóxico.

Botones, cajas, asas. Inyección. Reciclado Universal Textile

Technologies.

Biopolymer.

PHAs Posibilidad de combinar hasta

100 monómeros diferentes.

Menaje.

Cuchilla de afeitar

(PHA)

Botella de champú

(PHBV)

Soplado.

Inyección.

Extrusión.

Compostaje.

Degradación en agua.

Metabolix (Biopol).

P & G.

PLA Claridad.

Buena estética (brillo).

Frágil, requiere aditivos

Films y materiales de

envase.

Fibras.

Inyección. Soplado.

Extrusión.

Reciclaje, compostaje o

incineración.

Cargill Dow LLC.

Neste Corp.


42

PCL Buena resistencia al agua,

aceite y disolventes.

Bajo punto de fusión.

Baja viscosidad.

Resinas para

recubrimientos,

adhesivos.

Bolsas.

Fibras.

Compostaje. Solvay.

Union

Carbide.

Copolímeros alifáticos-aromáticos

Combina las propiedades del

PET con la biodegradabilidad

de los poliésteres alifáticos.

Bolsas, menaje y

recipientes.

Inyección soplado.

Extrusión.

Degradación por

hidrólisis.

Reciclaje, compostaje o

incineración.

DuPont.


43

6. LA GESTIÓN DE LOS RESIDUOS Y TRATAMIENTO

DE BPL Existen dos maneras diferentes de gestionar estos residuos:

1. El compostaje de estos plásticos en las infraestructuras correspondientes.

La asociación europea de bioplásticos se manifiesta a favor de todas las

iniciativas políticas que apoyan este objetivo, como el más reciente anuncio del

Ministerio del Medio Ambiente de Alemania. Este Ministerio anunció en 2005 su

intención de elaborar una estrategia de reciclaje de residuos orgánicos, pero

todavía no hay constancia de ello. Esto incluye la cuestión de si los residuos

orgánicos deben ser secados y quemados, compostados o fermentados o si

deben ser procesados para crear biocombustibles.

Sin embargo, la gestión genérica de la fracción orgánica del residuo

dista aun del nivel de efectividad adecuado para su aprovechamiento eficiente. En

la UE, los residuos orgánicos representan alrededor del 38 por ciento de los

residuos municipales. Esto equivale a unos 120 millones de toneladas de

desechos orgánicos por año, con la posibilidad de obtener más de 50 millones de

toneladas de compost anuales (en la UE 25). Uno de los problemas, sin embargo,

es la Directiva de vertidos. A pesar que la directiva incluye varios de los requisitos

para reducir el componente orgánico en los residuos; que permite explícitamente

la quema y el tratamiento mecánico-biológico en una instalación de compostaje o

la biometanización de la misma, el resultado es que los residuos no pueden ser

utilizados en buena medida para el mejoramiento de los suelos, es decir, se

pierden muchos de los recursos que la propia materia orgánica podría

proporcionar para abonos y enmiendas.


44

Al igual que el parlamento de la UE y la "coalición de residuos

biológicos" (Alemania, Austria, Bélgica, Chipre, República Checa, Estonia,

Hungría, Italia, Portugal, Eslovaquia, España, Rumania y Alemania), European

Bioplastics apoya la idea de una Directiva específica sobre residuos orgánicos.

2. La recuperación de BPL en plantas de clasificación. La European

Bioplastics justifica la necesidad de un tratamiento adecuado de los BPL dadas

las cantidades de material que se empiezan a producir. Pero para ello hay que

tener en cuenta que la organización del sistema de gestión de estos residuos

dependerá básicamente:

- de la infraestructura local para la recogida y el reciclado

- del volumen total de envases puestos en el mercado

- de la composición de los flujos de residuos de envases, tanto EDP como

convencionales

Con el tiempo, el reciclado puede ser la mejor opción para determinados

bioplásticos, especialmente si puede existir una secuencia homogénea y

organizada de clasificación en planta como ocurre actualmente con el resto de

plásticos.


45

7. RETOS

Se vienen realizando algunos estudios sobre previsiones de crecimiento del

sector de BPL en los próximos años, augurando unos crecimientos

relativamente moderados, si bien dejan entrever la necesidad de enfocar el

mercado hacia estos polímeros cara a un desarrollo sostenible.

En este sentido, la Asociación Europea de las Industrias de Biotecnología

(EuropaBio) indica que la producción mediante procesos biotecnológicos de la

industria química europea podría pasar del 5% actual a un 10% y un 20% en el

año 2010.

Por su parte, la consultora McKinsey estima también, para ese horizonte,

que los productos químicos fabricados, al menos parcialmente, con

biotecnología, podrían alcanzar los 280.000 millones de dólares de volumen de

negocio.

Según Mario Demicheli, del Instituto para Estudios de Prospectiva

Tecnológica (IPTS), perteneciente a la Comisión Europea, varios estudios han

coincidido en la predicción de una tasa de crecimiento anual para los plásticos

biodegradables de origen natural de aproximadamente el 30% para esta

década, en Europa y en los EEUU. El cada vez más elevado precio del crudo y

su futuro agotamiento, y la apuesta de las instituciones y los ciudadanos por los

productos ecológicos son dos de las principales razones que hacen augurar un

futuro prometedor a estos materiales.

Sin embargo, el crecimiento de los plásticos biodegradables depende de

cuatro factores, como apunta Demicheli:

• La respuesta de los consumidores a los costes, que hoy día son de 2 a 4

veces más altos que para los plásticos convencionales.

• La futura legislación.

• El logro de la biodegradabilidad total.


46

• El desarrollo de una infraestructura para recoger, aceptar y procesar

plásticos biodegradables con el fin de eliminar residuos.

Sobre el precio de estos materiales hay diversidad de opiniones,

fundamentalmente porque es difícil comparar tecnologías ya establecidas de

fabricación con tecnologías incipientes, como recuerda José María Lagaron,

responsable de proyectos de Nuevos Materiales y Nanotecnología del Grupo

de Envases del Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (IATA) del

CSIC: "Ya hay materiales bioplásticos como el PLA que pueden competir en

precio con plásticos convencionales. La progresión de aumento de la demanda

y por tanto caída de precios y mayor disponibilidad continuará a lo largo de los

próximos años.

La IBAW estima que aproximadamente el 10% de las áreas de

aplicación que los plásticos tienen hoy en día pueden ser cubiertas con los BPL

disponibles actualmente. Para que esto sucediera, sin embargo, sería

necesario que hubiera 5 millones de toneladas de biopolímeros en Europa, y

actualmente la capacidad de producción alcanza sólo las 300.000 toneladas.

La evolución de la capacidad productiva de biopolímeros estimada por la

IBAW, se presenta en la figura adjunta, observándose de entre los posibles

polímeros (sintéticos biodegradables; biopolímeros no biodegradables y BPL),

que los que mayor crecimiento tendrán serán los BPL con un 59% de cuota de

capacidad productiva en el mundo.


47

Para el desarrollo del sector, tal y como se han expuesto en los estudios

mencionados, De Michelli señalaba una serie de incógnitas que deberían

despejarse primero. El Proyecto KASSEL intentó abordar alguna de esas

cuestiones. Se expone a continuación un resumen del mismo y las

conclusiones más significativas:

Proyecto KASSEL (Alemania)

Es un plan piloto para la campaña de comercialización de bioenvases de la

Dirección de Políticas de Desarrollo y el reciclado de envases en Alemania, en la ciudad de Kassel. ( www.Modellprojekt-Kassel.de)

Abordó dos cuestiones complejas:

1. La gestión de residuos (si separarlos con los desechos orgánicos,

el proceso de compostaje posterior…)


48

2. La aceptación del consumidor (la reacción de los consumidores

hacia los nuevos envases, si se valorarían sus beneficios…)

Para este estudio de mercado participaron los diferentes sectores de la

comunidad que podían estar implicados:

1. Industria: los fabricantes y procesadores

2. Los minoristas: tiendas de alimentos y cadenas especializadas.

3. Industria de eliminación de desechos; la empresa municipal de recogida, la

planta de compostaje, los proveedores de la eliminación, servicios de

certificación.

4. Los proveedores de servicios de comunicaciones: publicidad y el diseño de

campañas.

5. El sector público: Ministerio Federal del Consumidor, Protección, la

Agricultura y la Alimentación de Alemania.

La primera parte del estudio de mercado, fue de comunicación a los

ciudadanos del Proyecto Kassel de los BPL y la forma de reconocerlos

mediante un etiquetado especifico, un hexágono naranja.

Esta campaña de comunicación se realizó casa por casa, en lugares

públicos y en las escuelas y junto a los anuncios y campañas publicitarias en

tiendas. El coste de esta campaña aproximadamente por hogar fue de 2,40

euros. De aquí surgió la primera parte de la encuesta en la que se preguntaba

sobre la posibilidad de sustituir los convencionales envases de plásticos por

envases compostables. Y el 75% dijeron que considerarían o aceptarían los gastos de embalaje. ¿Cuál de estos dos argumentos le parece ser el más convincente?


49

1. el envase es ambiental, porque sus materias primas son renovables.

2. el envase es ambiental, por su compostabilidad.

¿Podría usted, en principio, pagar más por los productos o envases

hechos de bioplásticos?


50

Los estudios de residuos fueron a cerca de:

• ¿cómo reaccionan los consumidores y la forma en que ellos van a

separar los productos después de su uso?

Esto fue estudiado por el análisis de flujos de residuos y el

preocupante contenido de impurezas en recipientes de recogida

de residuos orgánicos.

• ¿se consiguió un importante conocimiento acerca de la

tramitación de Dirección de Políticas de Desarrollo en la planta de

compostaje?

Esto se investigó por el estudio de la influencia de la Dirección de

Políticas de Desarrollo de envases en el proceso de compostaje

en una instalación.

• ¿Cuál es la calidad del compost producido a partir de la Dirección

de Políticas de Desarrollo que contienen residuos orgánicos?

Su rendimiento como fertilizante y la calidad del compost.

El uso del compost y la calidad producida a partir de los desechos

orgánicos fue supervisada continuamente durante el proyecto piloto. Esto

implicó análisis de campañas relacionadas con sus nutrientes y contaminantes.

Comparándose los análisis con un valor de referencia llevado a cabo

antes del tratamiento con EDPs. El compostaje de BPL no afecta a la calidad

del compost


51

No hay variaciones significativas sobre el compost producido a partir de

bioplásticos o de forma estándar.

La siguiente grafica hace un análisis sobre el coste de eliminación de

bioplásticos y plásticos normales.


52

Las conclusiones fundamentales de este estudio son:

• Que se pueden recoger los BPL como desechos orgánicos.

• Que los consumidores pueden y están dispuestos a separar los BPL

de los plásticos convencionales y depositarlos junto con la materia

orgánica.

Finalmente, la UE (2005) ha realizado un estudio denominado “Techno-

economic Feasibility of Largescale Production of Bio-based Polymers in

Europe”, cuya finalidad era obtener una mejor comprensión de la importancia

de este sector emergente.

Para ello establecieron 3 escenarios de previsiones de crecimiento en la

cadena de valor:

1. Sin políticas ni medidas de apoyo a la producción de BPL: en este caso

las previsiones de crecimiento se establecen hasta alcanzar para el

2010 la cifra de 1 millón de toneladas de biopolímeros.

2. Con políticas y medidas de apoyo: en este escenario, se alcanzarían

entre 1,7 a 3 millones de toneladas de biopolímeros para el 2020.

3. Con alto crecimiento debido a la demanda: pasando la producción a

términos monetarios, según el estudio, la cifra de negocio estaría entre 3

y 6 millones de euros para el 2020 en la EU-15.

A nuestro juicio estas cantidades son relativamente pequeñas si la

comparamos con la producción esperada de polímeros petroquímicos, que se

cifran en unos 12,5 millones de toneladas para el 2010 y de más de 25

millones de toneladas para el 2020, según esta misma fuente. Esto implica que

la cuota de mercado de los biopolímeros seguirá siendo pequeña (del orden del

8% en 2010 y 6,5-12% en el 2020). Lo cual, a su vez, indica, que los


53

biopolímeros, en principio y con el mejor de los escenarios, no presentan un

riesgo patente para el mercado del plástico sintético.


54

8. CONCLUSIONES DEL ESTUDIO PRELIMINAR

a) Perspectivas de desarrollo - Dada su característica de biodegradabilidad, tanto los BPL como los

EDP en general, tienen un uso preferente en Europa hacia los envases

alimentarios y en los invernaderos y cultivos agrícolas, para que estos

vayan junto a los propios residuos orgánicos.

- En la actualidad el mercado de los BPL es muy marginal en Europa, sin

embargo, los grandes fabricantes de polímeros plásticos están haciendo

fuertes inversiones en I+D sobre estos polímeros, lo cual hace a su vez

que se tengan unas previsiones de un crecimiento anual de producción

de un 30%, al menos hasta el 2011.

- Según algunos estudios realizados, descritos en este texto, los

polímeros biodegradables, para algunos productos, presentan algunas

ventajas ambientales al margen de los mercados, como un menor

consumo energético en su ciclo de vida y por tanto, un menor impacto

en el efecto invernadero.

- En Europa Occidental, se consumen unos 45 millones de toneladas de

plásticos. Sin embargo, el impacto de los biopolímeros, en la mejor de

las hipótesis, será de tan sólo un 4% de sustitución, hacia el año 2010-

2011.

- La disponibilidad de los recursos agrícolas no parece ser un problema

grave. Se requieren productividades de unas 5,5 t/ha, con una superficie

agrícola europea potencial de 10 millones de ha, de la que tan sólo 10.000

ha están destinadas en la actualidad a los BPL. No obstante, para llegar a

ese 4% de sustitución del consumo europeo de plásticos, habrá de tenerse


55

en cuenta el impacto que pueda tener la disminución de los cultivos para

otros productos, tanto en los precios como en la demanda competitiva, así

como establecer distintos escenarios de productividades y cultivos agrícolas

alternativos para realizar dichos estudios.

b) Impacto sobre los envases y embalajes de papel-cartón.

No parece que la tendencia actual de fabricación de los BPL vaya a través

de la celulosa procedente de los árboles. La industria papelera es una

actividad muy arraigada con repoblaciones específicas y aprovechamientos

secundarios de las masas forestales. Actualmente, para el caso de los

envases de papel-cartón, se muestra con el calificativo de sostenible.

(Fuente: Informe de Ecoemballages-Francia).

c) Impacto ambiental del ciclo de vida de los envases de recursos renovables

- La etapa de producción es la más significativa, por cuanto las

actividades de transporte y la recolección final del producto, tienen poco

peso en el conjunto y en todo caso es común a cualquier polímero.

- Otra conclusión interesante de los estudios realizados y expuestos en

cuanto a los BPL, es que al final de su vida, lo más interesante es

investigar cómo reciclarlo frente al compostaje o a la valorización

energética (según Ecoemballages y Ademe). No obstante, otros estudios

abogan por el compostaje de los BPL (Proyecto Kassel). No hay unidad

al respecto en los criterios finalistas, siendo éste otros de los puntos a

abordar en futuros estudios.

- Los análisis de ciclo de vida, no permiten actualmente conocer cuál de

los materiales para fabricar envases, es menos nocivo para el medio

ambiente, por lo que habrá que acudir a otros criterios experimentales


56

de biodegradación y comportamiento de los residuos finales en el

entorno.

d) Sistema de punto verde y envases EDP

- Alemania tiene previsto para el 2013 exonerar del sistema de Punto

Verde a los envases y embalajes fabricados con BPL o EDP con

certificado de compostabilidad (DIN EN 13432). En la actualidad es

complicado realizar esta exoneración, según las siguientes razones:

1. No existe un sistema específico de recogida de estos residuos.

Actualmente, la separación sólo depende del consumidor (contenedor de

orgánicos/contenedor amarillo), por lo que la gestión de los mismos

sigue sin conocerse (reciclaje, compostaje, incineración o vertedero), es

decir, no se sabe qué proporciones van a cada sistema de gestión.

2. La gestión diferenciada de estos plásticos (EDP), es presumiblemente

más cara que los procedentes del contenedor amarillo. En Alemania lo

que se pretende es que los plásticos convencionales del contenedor

amarillo, subvencionen el coste diferencial de gestión de los EDP. Ello

obligaría a tener que modificar el sistema de Tarifas del Punto Verde,

cuestión aun en estudio.

3. En cualquier caso, Alemania tiende a que los envases de polímeros EDP

se integren en el contenedor amarillo, de manera que en el triaje en las

plantas de clasificación se separen estos materiales, ya que, según

ellos, se incurriría en un menor error que si se deja la separación a los

consumidores. Igualmente recomienda técnicamente como sistema de

gestión, la valorización energética de estos residuos, ya que al proceder

de biomasa renovable, su incineración tiene una tasa de emisión de CO2

= 0 (sin considerar, como es lógico, el balance global a lo largo del ciclo

de vida del bioplástico: plantación, abonado, riego, recolección de

plantas, transporte, procesado, obtención del biopolímero, transporte al


57

productor y producción del envase). No obstante, cara a la opinión

pública, llevaría a potenciar la incineración frente a otros sistemas de

gestión y ello podría causar problemas de imagen en la gestión.

- Para Francia, Eco-Emballages estudia el problema desde el punto de

vista financiero del coste de gestión del final de la vida de los envases y

embalajes de EDP. Se han aplicado dos criterios: a) La presencia parcial

o total de EDP en los envases y embalajes y b) la ampliación o no de

consignas en la fase de selección en planta, a los envases plásticos

(actualmente sólo se aplican a botellas y frascos). El sobrecoste de

gestión varía según el planteamiento de 4 escenarios, entre 0 y 500

millones de euros. Estos escenarios se agrupan en los sistemas de

Recogida No Selectiva (RNS) y en el de Recogida Selectiva (RS), que

se describen a continuación:

1. Recogida no selectiva (RNS), es decir, que se integren con los residuos

domésticos en masa: los distintos sistemas posibles de gestión son:

Incineración: este sistema no generaría un coste adicional en la gestión, por

cuanto se realizaría junto al resto de la fracción ligera de los residuos. Sin

embargo, el rendimiento energético es menor, ya que los poderes caloríficos de

los polímeros BPL son menores a los polímeros sintéticos. Desde el punto de

vista ambiental, la tasa de emisión de GEI sería nula.

Separación en planta: la separación en planta antes de vertedero llevaría a

diferenciarla de la fracción ligera que fuera a incineración. Este sistema no

BPL-RNS

Incineración Separación en planta

compostaje Metanización


58

llevaría un sobrecoste añadido en principio, pero los beneficios ambientales

finales son difíciles de estimar.

Compostaje y metanización: estos sistemas finalistas tienen un impacto

económico difícil de cuantificar, ya que sería preciso evaluar cuál es la fracción

de los mismos no fermentable. El beneficio ambiental no está probado aun de

forma científica.

2. Recogida selectiva (RS): junto a los envases que van al contenedor

amarillo, en este caso, los sistemas de gestión finalistas son:

Compostaje: para realizar este sistema sería necesario eliminar en origen toda

la materia no fermentable del residuo. En la actualidad el consumidor no puede

realizar esta tarea de manera efectiva. En este supuesto, no todos los envases

BPL irían a la bolsa de orgánicos, o al contrario, otros plásticos sintéticos irían

a la bolsa de orgánicos. En cualquier caso, el sobrecoste de gestión y el

beneficio ambiental serían nulos.

Reciclaje: en tanto no exista un flujo importante de BPL en el mercado, no

podrá hacerse una gestión diferenciada de estos plásticos en las plantas de

clasificación. Mientras tanto, la imposibilidad de mezclar técnicamente en el

reciclaje BPL_PLA con PET o PE, hace que la separación en planta siga

siendo la del PET+PE y los BPL sigan con la fracción de rechazo a

incineración.

RS

Contenedor amarillo Clasificación Reciclaje

Fracción fermentable compostaje


59

En resumen:

1. Existen dos conceptos distintos: BPL ó plásticos fabricados a

partir de polímeros de materias primas renovables, que son por sí

mismo biodegradables, y EDP, ó plásticos de cualquier origen pero

biodegradables.

2. Los BPL pueden provenir básicamente del PLA y PHA, de origen

vegetal o animal (leche, huevos, grasa animal, etc). Pero para

considerarse como BPL propiamente dicho, deben provenir de

materias primas vegetales renovables: soja, patata, algodón, tabaco,

maiz, etc, con posibilidades de utilizar material transgénico.

3. La producción futura llegará a sustituir hasta un 12% en peso a

los plásticos de origen sintético, teniéndose que aumentar la

superficie agrícola en Europa dedicada a estos polímeros. Las

posibilidades de aumento de esta superficie parece ser viable, dada

la superficie actual agrícola en Europa y las previsiones de abandono

de cultivos.

4. Las capacidades productivas de estos polímeros son muy

inferiores a las del petróleo, por lo que son muy difíciles producciones

a gran escala de biopolímeros por fábrica.

5. No hay que cambiar las tecnologías de fabricación de envases

con los polímeros BPL, ya que se utilizan las mismas líneas de

producción.

6. No hay diferencias significativas en peso de material para fabricar envases de BPL frente a los plásticos sintéticos, ni en

los análisis de ciclo de vida salen tampoco diferencias significativas

entre ambos polímeros.

7. Los BPL, en principio, no son reciclables, ni pueden mezclarse

con los plásticos convencionales para su reciclaje, pues estos

perderían sus características básicas y se convertirían a su vez en


60

biodegradables, sin saber el resultado de transferencia de sustancia

a las bebidas y alimentos que contienen esos envases.

Actualmente la capacidad de reciclaje de los polímeros

biodegradables está siendo investigada por la Universidad de Girona

dentro del programa Sustainpack.

8. El destino final de los BPL es o el de incineración o el de compostaje o biometanización. En este sentido, hay opciones

encontradas e investigaciones que avalan una opción frente a la otra.

No hay una gestión concreta eficiente hasta la fecha para los BPL.

9. Un problema importante es la separación en origen de estos materiales. La eficiencia en depositarlos en bolsas de orgánicos es

muy baja, debido a la propia acción del consumidor (demasiados

impropios). Por otro lado, al depositarse en el contenedor amarillo,

obligaría a una separación en planta del restos de plásticos

reciclables, siendo su destino final la incineración, con una tasa de

emisión de GEI = 0, con las matizaciones sobre el análisis de su ciclo

de vida..

10. En el compostaje, estos EDP presentan el problema que no se sabe

bien qué cantidad de material no compostable contienen, y para

algunas investigaciones no parece ser éste el destino más eficiente

ni ambiental ni económicamente hablando.


61

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http://www.revistaplasticosmodernos.com

• EMPRESAS DEL SECTOR.

PURAC.

http://www.purac.com

BIOSTARCH. http://www.biostarch.com

BIOTEC. http://www.biotec.de/engl/index_engl.htm

NATUREWORKS LLC. http://www.natureworksllc.com

NOVAMONT. http://www.materbi.com

BIOLICE. http://www.biolice.com/english/portal.html

SPHERE. http://www.spmbiel.es

INNOVIA FILM. http://www.innoviafilms.com

COOPBOX. http://www.innoviafilms.com

BIOSURCES.


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http://www.biosources.es

ALFAPAC. http://www.alfapac.net

SAFIPLAST. http://www.safiplast.com/bioplasticos

CICLOPLASTIC. http://www.cicloplast.com

BASF. http://www.basf.es

ERRWA ASOCIACION EUROPEA DE MATERIAS PRIMAS RENOVABLES

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http://www.bpiworld.org/BPI-Public

PROYECTO KASSEL.


70

www.Modellprojekt-Kassel.de


71

NOMENCLATURA

Aleaciones de polímeros: Mezclas de composición definida de polímeros ya conformados y de distinto tipo o familia. La estabilidad de una aleación de polímeros depende de las propiedades degradables de los polímeros de origen y la compatibilidad química y física de ellos entre sí.

BPL: bioplástico

Calandrado: Técnica de transformación de un plástico consistente en hacer pasar el material semifundido o láminas preformadas del mismo entre dos o más rodillos horizontales.

Copolímero: Polímero formado por más de un monómero base distintivo.

EDP: plásticos de polímeros biodegradables

Extrusión: Técnica de transformación de un plástico consistente en forzar o hacer avanzar el material mediante un pistón o tornillo a través de un cilindro terminado en hilera o boquilla.

Granza: Forma de granulado sólido que puede tomar una resina polimérica ya formulada para su mejor manipulación y transporte. El aspecto externo del material puede variar, desde aglomerados amorfos tipo gránulos o cristalinos (esferulitas), hasta pequeños cilindros tipo macarrón o perlas de aspecto vítreo. El polímero de consistencia pastosa, viscosa o fluida conserva el nombre de resina.

Homopolímero: Polímero formado por la repetición de un mismo monómero distintivo.

Modificar un polímero: El polímero sintetizado no suele reunir las cualidades adecuadas a las prestaciones requeridas del material transformado, siendo necesario añadir aditivos y sustancias auxiliares que formen mezcla homogénea con el polímero puro. Esta operación se suele llamar modificar, componer o formular un polímero.

Moldeo por compresión: Técnica de transformación de un plástico consistente en introducir el material en un molde caliente abierto, cerrándolo posteriormente mediante una prensa hidráulica.

Moldeo por inyección: Técnica de transformación de un plástico consistente en llenar la cavidad de un molde con el material en estado semipastoso o fundido sometiéndolo a alta presión.


72

Moldeo por soplado: Técnica de transformación de un plástico consistente en dirigir un fluido a presión dentro de la masa del material fundido obligándolo a recubrir las paredes de un molde con objeto de obtener un cuerpo hueco.

Monómero base: Unidad secuencial o molécula unitaria que se repite un número entero de veces para dar el polímero final.

Oligómeros y prepolímeros: Sustancias inestables, miembros inferiores de una serie homóloga de polímeros formados, bien por causa de su descomposición interna (oligómeros), o bien en las etapas iniciales de síntesis del polímero final (prepolímeros). Según su multiplicidad monomérica se suelen llamar dímeros, trímeros, tetrámeros, etc. La posibilidad de su identificación y análisis es básico para conocer el mecanismo que sigue el polímero en su descomposición y síntesis.

PHA: Polihidroxialcanoato, biopolímero de síntesis bacteriana.

PHB: Polihidroxibutirato

PLA: Ácido poliláctico, biopolímero de fermentación.

Plásticos, elastómeros y fibras: Nombres genéricos para designar los principales materiales derivados de la utilización de polímeros. Los plásticos incluyen el mayor número de estos materiales, los elastómeros tienen propiedades elásticas sometidos a baja tensión a temperatura ambiente, y las fibras se caracterizan por su pequeño tamaño.

Plástico termoplástico: Plástico susceptible de ser termodeformado con posibilidad de recuperación posterior.

Plástico termorrígido: Plástico que por acción térmica o fotoquímica se deforma o altera sin posibilidad de recuperación posterior.

Polímero de adición: Formado en una reacción química de adición entre monómeros. No se forman productos secundarios.

Polímero de condensación: Formado en una reacción química de condensación con eliminación de moléculas secundarias, frecuentemente agua.

Polímero isotáctico, sindiotáctico o atáctico: La ordenación de los monómeros, su secuencia y disposición lineal o entrecruzada, las imperfecciones de las cadenas y ramificaciones y la morfología cristalina o vítrea son factores de importancia para determinar la mayor o menor estabilidad del polímero cuando es sometido a fricciones, rozamientos y a la acción del calor, del agua y de la luz, y así conocer su vigencia o tiempo de permanencia en ambientes agresivos. Los polímeros isotácticos (polimerización regular presentando una sola secuencia ordenada) son estables, e incluso cristalinos a temperatura ambiente. Los polímeros sindiotácticos, menos


73

estables, de consistencia vítrea o semicristalina, forman una cadena regular de secuencia ordenada pero alternada. Finalmente los polímeros atácticos de secuencia monomérica aleatoria son los más fácilmente degradables en los procesos de transformación.

Procesamiento de un polímero: Término genérico que designa un tratamiento técnico realizado sobre un polímero, con intervención o no de maquinaria adecuada, con el fin de obtener una resina modificada, o bien un producto semielaborado.

Proceso de transformación: Tratamiento técnico con maquinaria adecuada (prensas, inyectoras, extrusoras), de polímeros ya modificados para obtener un producto final o un semielaborado (transformado). La industria transformadora se considera subsector dentro de la industria del plástico.

Rebabado de un plástico: Tratamiento posterior a la transformación que puede recibir el producto terminado o semielaborado con objeto de perfeccionar perfiles y junturas mediante cortadoras y cuchillas eléctricas trabajando a alta temperatura.

Termoformación: Técnica de transformación de un plástico consistente en calentar láminas de material preformadas y someterlas a la acción neumática simultánea de vacío y sobrepresión por ambas caras con objeto de obtener un producto final de espesor mínimo y uniforme. La acción neumática puede estar combinada con una acción mecánica.

Terpolímero: Polímero formado por al menos tres monómeros distintivos.


74

ANEXO 1

APROXIMACION A LAS PROPIEDADES DE LOS PLASTICOS QUE INCIDEN SOBRE EL

MEDIOAMBIENTE

A continuación se muestran una serie de propiedades características de la

mayoría de los plásticos que pueden incidir sobre el medioambiente en el final

de su vida, aunque no siempre se cumplen en determinados plásticos

especiales (ASTM,1981), pero que los hacen generalizables en su producción y

consumo, si bien algunos de ellos no cumplen con los principios del desarrollo

sostenible, sobre todo a la hora de gestionar sus residuos o reciclarlos:

• Son baratos (tienen un bajo costo en el mercado), por tanto su uso

tiende a generalizarse hacia el gran consumo frente a otros productos

• Tienen una baja densidad. Esto genera impactos de flotabilidad en

aguas continentales y marinas, así como impacto visual en calles,

campo, vertederos….

• Existen materiales plásticos permeables e impermeables, de difusión en

materiales termoplásticos. Esto implica que en los procesos de

eliminación, no haya una tecnología única sino que se tengan que

diversificar. Para su reciclaje ocurre lo mismo.

• Son aislantes eléctricos. Su utilización va ligada a otros materiales

formando composites que complican su reciclaje (cables,

acumuladores…)

• Son aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy

elevadas. Característica similar a la anterior, con la reserva añadida de


75

su reciclaje por fundido, etc. Además esta característica incide en su alto

poder calorífico frente a su valorización energética.

• Su quema es muy contaminante, sobre todo el PVC, pero todos ellos

tienen un alto poder calorífico cara a su valorización energética.

• Son resistentes a la corrosión y a estar a la intemperie (humedad,

temperatura, radiación solar…). Esto hace que sean muy difíciles de

biodegradar en el medio, en plantas de compostaje o biometanización.

• Resisten muchos factores químicos. Característica similar a la anterior.

• Algunos se reciclan mejor que otros, no son biodegradables ni fáciles de

reciclar.

• Son fáciles de trabajar, característica que se une a la primera enunciada,

lo cual hace además, que esté diversificada en multitud de productos.

A continuación se muestran unas tablas con las características físicas de

los plásticos y la resistencia de cada familia a determinados productos

químicos, lo cual es interesante para que, llegado el caso, se estableciesen

comparativas con los BPL (Crompton, 1989; Hummel y Scholl, 1978; ISO,1984;

UNE, 1989; Flick, 1985).

La nomenclatura utilizada es la siguiente:


76

Abr. Denominación Dens. Temperatura - utilización DIN de los plásticos g/cm3 de hasta picos

ABS Copolímero de acronitrilo but. est. 1,04 - 40°C + 85°C (100)°C E-CTFE Etileno-Clorotrifluoroetileno 1,70 - 76°C +150°C (170)°C ETFE Etileno-Tetrafluoroetileno 1,70 -100°C +150°C (180)°C FEP Tetrafluoroetileno-Perfluoropropileno 2,15 -200°C +205°C HDPE Polietileno de alta densidad 0,95 - 50°C + 80°C (120)°C LDPE Polietileno de baja densidad 0,92 - 50°C + 75°C ( 90)°C MF Melamina + 80°C (120)°C PA Polyamida (PA 6) 1,13 - 30°C + 80°C (140)°C PC Policarbonato 1,20 -100°C +135°C (140)°C PFA Perfluoroalcoxy 2,15 -200°C +260°C PMMA Polimetilo metacrilato 1,19 - 40°C + 85°C ( 90)°C PMP-TPX Polimetilo penteno 0,83 0°C +120°C (180)°C POM Polioximetileno 1,41 - 40°C + 90°C (110)°C PP Polipropileno 0,90 - 10°C +120°C (140)°C PS Poliestirol 1,05 - 10°C + 70°C (80)°C PTFE Politetrafluoroetileno -200°C +260°C PVC Polivinilcloruro 1,41 - 20°C + 80°C PVDF Fluoruro de polivinilo - 40°C +105°C (150)°C SAN Estirol-acrilonitrilo 1,08 - 20°C + 85°C ( 90)°C NR Caucho natural 1,20 - 40°C +70°C SI Caucho de silicona 1,10 -60C +180C

Resistencia de los plásticos frente a grupos de sustancias

PTFE Grupos de PMP PFA ECTFE sustancias a 20°C LDPE HDPE PP TPX® PS SAN FEP ETFE PC PA Alcoholes, alifáticos A A A A A A A A B C Aldehidos B B B B D D A A C C Bases A A A A A A A A D C Ester B B B B D D A A C A Hidrocarburos, alifáticos C B B C D D A A C A Hidrocarburos, aromáticos C B C C D D A A D A Hidrocarburos, halógenos D C C D D D A A D B Cetonas B B B C D D A B D A Agente oxidante (ácidos) C C C C C D A A D D


77

Acidos, diluidos A A A A B B A A A C Acidos concentrados A A A A B C A B D D

A Resistencia muy buena.

B Resistencia buena, ningunos o muy pocos daños bajo un efecto de más de 30 días.

C Resistencia limitada, según el tipo de plástico pueden presentarse daños bajo un efecto prolongado (grietas capilares, resistencia mecánica, cambios de color etc.).

D No resistente, puede originar la destrucción del plástico, deformación etc.


78

ANEXO 2

PRINCIPIOS DE LA PRODUCCION DE PLASTICOS

El plástico es considerado un material polimérico orgánico (compuesto

por moléculas orgánicas gigantes) que puede deformarse hasta conseguir una

forma deseada por medio de extrusión, moldeo o hilado. Las moléculas pueden

ser de origen natural, por ejemplo la celulosa, cera y el caucho (hule) natural, o

sintéticas, como el polietileno y el nylon (Flick, 1985).

La fabricación de los plásticos y sus manufacturados implica cuatro

pasos básicos: obtención de las materias primas, síntesis del polímero básico,

obtención del polímero como un producto utilizable industrialmente y moldeo o

deformación del plástico hasta su forma definitiva (Flick, 1985; AEC, 1989;

Bernhardt, 1965; Ash y Ash, 1982).

1. Materias primas

En un principio, la mayoría de los plásticos se fabricaban a partir de

resinas de origen vegetal, como la celulosa (del algodón), el furfural (de la

cáscara de la avena), aceites de semillas y derivados del almidón o del carbón.

La caseína de la leche era uno de los materiales no vegetales utilizados

(Brydson, 1969). A pesar de que la producción del nylon se basaba

originalmente en el carbón, el aire y el agua, y de que el nylon 11 se fabrica

todavía con semillas de ricino, la mayoría de los plásticos se elaboran hoy con

derivados del petróleo. Las materias primas derivadas del petróleo son tan

baratas como abundantes. No obstante, dado que las existencias mundiales de

petróleo tienen un límite, se están investigando otras fuentes de materias

primas, como la gasificación del carbón.


79

2. Síntesis del polímero

El primer paso en la fabricación de un plástico es la polimerización. Los

dos métodos básicos de polimerización son las reacciones de condensación y

las de adición. Estos métodos pueden llevarse a cabo de varias maneras. En la

polimerización en masa se polimeriza sólo el monómero, por lo general en una

fase gaseosa o líquida, si bien se realizan también algunas polimerizaciones en

estado sólido (Dubois,1981; Lapedes, 1979; Farhi y Morel, 1970). Mediante la

polimerización en disolución se forma una emulsión que se coagula

seguidamente. En la polimerización por interfase los monómeros se disuelven

en dos líquidos inmiscibles y la polimerización tiene lugar en la interfase entre

los dos líquidos.

3. Aditivos

Con frecuencia se utilizan aditivos químicos para conseguir una

propiedad determinada. Por ejemplo, los antioxidantes protegen el polímero de

degradaciones químicas causadas por el oxígeno o el ozono. De una forma

parecida, los estabilizadores lo protegen de la intemperie. Los plastificantes

producen un polímero más flexible, los lubricantes reducen la fricción y los

pigmentos colorean los plásticos. Algunas sustancias ignífugas y antiestáticas

se utilizan también como aditivos. Muchos plásticos se fabrican en forma de

material compuesto, lo que implica la adición de algún material de refuerzo

(normalmente fibras de vidrio o de carbono) a la matriz de la resina plástica

(Ainsworth, 1992). Los materiales compuestos tienen la resistencia y la

estabilidad de los metales, pero por lo general son más ligeros. Las espumas

plásticas, compuestas de plástico y gas, proporcionan una masa de gran

tamaño pero muy ligera.


80

4. Forma y acabado

Las técnicas empleadas para conseguir la forma final y el acabado de

los plásticos dependen de tres factores: tiempo, temperatura y deformación. La

naturaleza de muchos de estos procesos es cíclica, si bien algunos pueden

clasificarse como continuos o semicontinuos.

Una de las operaciones más comunes es la extrusión. Una máquina de

extrusión consiste en un aparato que bombea el plástico a través de un molde

con la forma deseada. La máquina de extrusión también realiza otras

operaciones, como moldeo por soplado o moldeo por inyección (AEC, 1989;

Kirk-Othmer, 1991).

Otros procesos utilizados son el moldeo por compresión, en el que la

presión fuerza al plástico a adoptar una forma concreta, y el moldeo por

transferencia, en el que un pistón introduce el plástico fundido a presión en un

molde. El calandrado es otra técnica mediante la que se forman láminas de

plástico. Algunos plásticos, y en particular los que tienen una elevada

resistencia a la temperatura, requieren procesos de fabricación especiales

(Abecassis, 1990).


81

ANEXO 3 PRODUCCION DEL ACIDO POLILACTICO (PLA)

El PLA constituye la primera familia de polímeros derivados enteramente

de materias renovables que pueden competir en eficacia y en costes con fibras

textiles y plásticos para embalajes tradicionales.

PLA, es un material natural, compostable y reciclable conservando toda

su eficacia.

El PLA se produce básicamente a partir del almidón. El almidón es un

polímero natural, un gran hidrato de carbono que las plantas sintetizan durante

la fotosíntesis que sirve como reserva de energía. Los cereales como el maíz y

trigo contienen gran cantidad de almidón y son la fuente principal para la

producción de PLA. Los BPL producidos a partir de este polímero tienen la

característica de una resina que puede inyectarse, extruirse y termoformarse.

La producción de este biopolímeros empieza con el almidón que se extrae del

maíz, luego los microorganismos lo transforman en una molécula más pequeña

de ácido láctico o 2 hidroxi-propiónico (monómero), la cual es la materia prima

que se polimeriza formando cadenas, con una estructura molecular similar a los

productos de origen petroquímico, que se unen entre sí para formar el plástico

llamado PLA.

El PLA es uno de los BPL actualmente más estudiados, se encuentra

disponible en el mercado desde 1990. Es utilizado en la fabricación de botellas


82

transparentes para bebidas frías, bandejas de envasado para alimentos, y otras

numerosas aplicaciones, que sustituyen básicamente al PET y a los PEAD.

Síntesis de Ac. poliláctico


83


84

ANEXO 4 PRODUCCION DEL PHA

- PRODUCCIÓN DE PHA A TRAVES DE VEGETALES

Los vegetales serían la alternativa ideal para la producción de

biopolímeros, debido a la posibilidad de cultivarlos en grandes cantidades

utilizando la fuente de energía más económica que existe: la luz solar.

Se han logrado introducir y expresar los genes bacterianos necesarios

para la síntesis de PHA en plantas de cultivo, lográndose obtener pequeñas

cantidades de polímero.

Sin embargo, para poder utilizar plantas para la producción de PHA es

necesario solucionar una serie de problemas. Por ejemplo, el metabolismo

vegetal está altamente compartimentalizado, lo cual complica la tarea, ya que

es necesario que los genes pha se expresen en el compartimiento celular que

contiene la mayor concentración de acetil-CoA (Borah, et al, 2002; Daniel et al,

2002 y Falvo, et al, 2001) y al mismo tiempo impedir que se vea afectado el

crecimiento de la planta, como en el caso de las transgénicas (Poirier, et al,

1992), o la biosíntesis del PHA en el algodón en relación a la ruta metabólica

de los ácidos grasos de esa planta (John y Keller, 1996; Houmiel et al, 1999 y

Rehm et al, 1998), o en el tabaco transgénico ( Nakashita et al, 1999) .

- PRODUCCIÓN DE PHA EN MICROORGANISMOS

Para poder desarrollar un proceso de producción de PHAs mediante

fermentación utilizando microorganismos es necesario optimizar el rendimiento

y la facilidad de purificación del polímero, y fundamentalmente abaratar el costo

de los sustratos utilizados para su obtención.

Los primeros procesos desarrollados para la producción de PHA en

microorganismos se realizaron mediante fermentación utilizando a la bacteria

Ralstonia eutropha, la cual es capaz de producir PHB a partir de glucosa, o


85

polihidroxibutirato-valerato (PHBV) a partir de glucosa y propionato, sustratos

cuyo alto costo incidía en el precio final del polímero obtenido y dejaron de

utilizarse.

Poli (hidroxibutirato) Poli (hidroxivalerato)

Actualmente, existen varios procesos desarrollados para la producción

de PHA por fermentación a partir de sustratos económicos: en Brasil se

producen a partir de melaza de caña, y en Estados Unidos y Corea a partir de

varios sustratos de origen vegetal. No obstante, la composición final del PHA

producido por medio bacteriano depende de las especificaciones o

características del sustrato enzimático utilizado para la biosintetización del PHA

(Khanna y Srivastava, 2005). Los microorganismos típicos que se utilizan para

producir PHA son los siguientes (Sudesh et al, 2000):

Microorganismo Sustrato de Carbono Copolimero producido

Ralstonia eutropha Acido propionico P(3HB-co-3HV)

Ralstonia eutropha Acido pentanoico, acido 3-hidroxipropionico P(3HB-3HP)

Alcaligenes latus Aeromonas cavies

1,5-pentadiol Plantas grasas

P(3HB-3HHx)

Pseudomonas sp Ralstonia eutropha

Azúcar-glucosa Acido 4-Hidroxibutírico

P(3HB-3HD)

Alcaligenes latus Comamonas acidovorans

Butirolactona 1,4-butanediol 1,6-exanediol

P(3HB-4HB)

PHB: Polihidroxibutirato PHV: Polihidroxivalerato PHP: Polihidroxipropionato PHH: Polihidroxihexanoato PHD: Polihidroxidodecanoato


86

- IMPORTANCIA DE LOS PHA EN LA SUPERVIVENCIA BACTERIANA

La gran mayoría de los seres vivos acumulan diferentes sustancias de

reserva cuando existe un exceso de recursos en su entorno. Cuando los

nutrientes se vuelven escasos, son utilizadas para poder sobrevivir.

Entre las sustancias de reserva acumuladas por los organismos

procariotes se encuentran los polihidroxialcanoatos (PHA). Estos polímeros son

acumulados en gránulos intracelulares por numerosas especies de bacterias,

en condiciones limitantes de nutrientes esenciales para el crecimiento (tales

como nitrógeno combinado, azufre o fosfatos) y exceso en la fuente de

carbono. Cuando la fuente de carbono externa se agota, o si el nutriente

limitante es suministrado nuevamente, el PHA es depolimerizado y

posteriormente metabolizado como fuente de carbono y energía.

A continuación se esquematiza la producción bioquímica bacteriana de

PHA y PHB.

Acetil-CoA + Acetil-CoA CoA β-Ketothiolasa AcetoCETIL-CoA Acetoacetil-CoA sintasa Acetoacetato NADPH Reductasa NADP D(-)-Hidroxibutiril-CoA NADH P(3HB)n NAD D(-)-3-hidroxibutirato dehidrogenasa PHA sintasa P(3HB)n+1 D(-)-3-hidroxibutirato PHA Depolimerasa


87

Producción de PHB Enoil-CoA hidratasa PhaJ,YfcX,MaoC PaaF,PaaG,Ydbu FADH FAD enoil-CoA fadE fadB(X) fadD Acidos acil-CoA acidos grasos β-oxidación (S)-3-hidroxialcil-CoA Grasos Epimerasa fadA(X) fadB(X) 3-ketoacil-CoA ( R)-3-hidroaxil-CoA CoA NAD mcl-PHA sintasa Acetil-CoA NADH+H 3-ketoacil-CoA reductasa Ó 3-ketoacil-ACProductasa CoASH FabG y RhlG mcl-PHA Ejemplo de Producción de PHA y PHB (Park y Lee, 2003)


88

ANEXO 5

PROCESOS DE FABRICACIÓN DE PRODUCTOS A BASE DE EDP

El proceso de Extrusión en BPL:

No difiere en esencia del proceso para plásticos convencionales.La

materia prima suele estar en forma de bolitas, particulada (Granza).

Una vez fundido, el material es obligado a pasar de forma continua a

través de una boquilla y es recogido a la salida de la misma por un sistema de

arrastre. Al enfriarse, por contacto con el aire ambiente o mediante circulación

forzada de aire frío, se obtiene un perfil cuya sección tiene la forma de la

boquilla.

Esquema grafico para facilitar la comprensión del modelo de extrusión para dar perfiles

circulares

Cámara del extrusor Husillo Boquilla Perfil final

Giro del husillo

Recepción del material

Fundido del material

Compresión y expulsión del material


89

El moldeo

El moldeo consiste en fabricar piezas de plástico mediante moldes, que

le dan al material la forma deseada. Es el procedimiento más utilizado debido a

su sencillez y a la calidad del acabado final. La mayoría de los objetos de

plástico se fabrican mediante alguno de los métodos de moldeo

Según el tipo de presión a que se somete el material plástico dentro del

molde, podemos considerar dos tipos de técnicas: moldeo a baja presión y

moldeo a alta presión.

A) El moldeo a baja presión

Los procedimientos industriales más importantes son:

• El moldeo por soplado: se introduce en el molde una preforma en

forma de tubo a través de un dosificador y, a continuación, se inyecta

aire comprimido.

Soplado de aire

Dosificación de plástico

Presión interior en el plástico

Adaptación del plástico a molde

Creación del objeto moldeado

Molde


90

• Otro método es el moldeo al vacío, en el que se dispone de un molde

donde se efectúa el vacío, adaptándose el material a las paredes del

mismo.

• El moldeo centrífugo, donde el material semifundido se introduce en un

molde que gira sobre un eje, de manera que «la fuerza centrífuga» hace

que se adapte a las paredes del molde.

• La colada es el método más simple, ya que consiste en fundir el material

y verterlo en un molde. El fluido viscoso rellena el molde y toma su

forma. Se trata de un método lento, ya que se invierte mucho tiempo en

asegurarse de que el molde se ha rellenado por completo y en enfriar el

plástico.

• El espumado se usa para conseguir espumas de polímero, es decir,

plásticos con una densidad muy baja o expandidos, que tienen en su

interior burbujas de aire.

• En todos ellos, el material fundido toma la forma de un molde y, tras

enfriarse y solidificar de nuevo, se obtiene la pieza final.

B) Proceso de inyección ó moldeo a alta presión.

El moldeo a alta presión, o moldeo por inyección, es el método más

utilizado en la producción de termoplásticos. Se utiliza una máquina parecida a

la extrusora, que proporciona alta presión y temperatura elevada al material.


91

Moldeo por inyección

Una vez fundido se introduce el plástico a alta presión en el interior del

molde. Gracias a la presión, el plástico rellena el molde sin dejar huecos. El

proceso es muy rápido, y permite fabricar piezas complejas, por lo que se

emplea para elaborar todo tipo de objetos. Un caso particular de aplicación del

moldeo por inyección es la fabricación de películas de plástico.

Tobera de inyección

Molde

Plástico líquido

Pieza obtenida


92

Fabricación de film plástico

Posteriormente se continuaría con las siguientes etapas comunes de los

plásticos, como son la mecanización, el fresado, el rectificado, el calandrado, la

unión de las piezas, en función del objeto y su posterior utilidad.

Rodillos de alisado

Bobina de película de plástico

Boquilla

Burbuja de aire

Inyección de aire a presión

Inyección de plástico a alta

presión


93

ANEXO 6:

Actualmente en el mercado hay muchos bioplásticos comercializados en

función de la empresa distribuidora, por lo que incluimos la ficha técnica de uno

de ellos para que nos sirva de referencia para ver los parámetros tanto de

degradabilidad, como otras características físico químicas importantes en el

sector del plástico, dando a entender que el hecho de que sean de materias

primas renovables no van a disminuir sus características mecánicas.

Hemos cogido la ficha técnica de uno de los fabricantes que comercializa

bioplasticos en España que es Sphere, y sus resinas BIOPLAST, siendo

• Bioplast: un material biodegradable

• Bioplast: un material renovable

• Bioplast: un material compostable

• Bioplast: un material reciclable e incinerable

• Bioplast: no tiene CO2 adicional

Según Ricardo Ballestar, jefe de planta de Sphere España, el

rendimiento de transformación de un polímero en un plástico o en un

bioplástico es prácticamente el mismo, a rededor de 0,42 kw/kg de polietileno.

Aplicaciones de los productos para todos los segmentos del mercado

Las resinas BIOPLAST son materiales universales, resultado de las ciencias de

la vida, que responden perfectamente a las exigencias medioambientales de

los productos innovadores. Estas pueden ser utilizadas para la fabricación de

productos destinados a la restauración rápida y tradicional, complementos

alimentarios, para la industria farmacéutica, la agricultura y al embalaje.


94

BIOPLAST GF 106 es la marca comercial de BIOTEC para un nuevo material

termoplástico sin plastificante. BIOPLAST GF 106 está perfectamente

preparado para la extrusión del film, extrusión de lámina así como la extrusión

por inyección de productos perfectamente 100 % biodegradables. La total

biodegradabilidad así como sus otras propiedades funcionales permiten a los

productores desarrollar nuevas aplicaciones que no podrían realizarse con los

materiales plásticos tradicionales.

Los films fabricados a partir de BIOPLAST GF 106 son 100 % biodegradables

y la duración de su vida es corta.

Se adaptan particularmente a la fabricación de:

• Embalajes desechables para uso único

• De productos fabricados por inyección

• De productos agrícolas

• De embalajes

• De bolsas de basura y de bolsas de camiseta

Según la duración de vida y su uso, los productos fabricados a partir de

BIOPLAST GF 106 pueden ser utilizados para el contacto alimentario.

Todos los productos de base utilizados para la fabricación de BIOPLAST GF

106 responden a las directivas sobre el contacto alimentario que les concierne.

Para toda información complementaria sobre los embalajes alimentarios

fabricados a partir del BIOPLAST, pueden remitirse a la información del

producto « Adecuación de productos BIOPLAST a usos alimentarios”

BIOPLAST GF 106 puede ser transformada de manera óptima sobre líneas de

extrusión de film, extrusión de hoja así como de inyección.

Los films fabricados a partir de BIOPLAST GF 106:


95

• Son 100 % biodegradables (EN 13432)

• Resistentes al petróleo, a las grasas, a la gasolina y al agua

• Soportan la impresión flexo gráfica e impresión sin tratamiento preliminar

• Poseen un tacto suave y agradable

• Pueden ser de coloreadas con masterbatch

• COMPOSTABILIDAD

Los productos fabricados a partir de BIOPLAST GF 106 son totalmente

biodegradables y, en función de su espesor, compostables. El material es

considerado por DIN CERTCO como biodegradable (conforme a la norma

EN 13432) y no toxico para el compostaje.

• LOGISTICA

El BIOPLAST GF 106 se entrega en sacos grandes con una funda dobles

de PE , sobre palets CP3. El etiquetaje incluye el nombre del producto y el

número de lote.

• FORMATO DE ENTREGA

Le BIOPLAST GF 106 esta fabricado bajo la forma de gránulos y disponible

en sacos Grandes. El peso unitario por palet es de 1.000 kg.

• ALMACENAJE Y MANIPULACIÓN

El BIOPLAST GF 106 es sensible a la humedad. La ganancia del agua

depende de la temperatura y de la humedad relativa en el almacén. Por


96

consecuencia, los gránulos deben ser almacenados en un lugar seco y

fresco en sus fundas de PE.

• DURACION DE LA CONSERVACIÓN

En condiciones optimas de almacenado, la duración máxima antes de

tratamiento es de 6 meses después de la entrega.

• INFORMACIONES RELACIONADAS CON LA SEGURIDAD

El BIOPLAST GF 106 no es un producto peligroso según la directiva

67/548/EEC y no esta sujeto a condiciones particulares de transporte. A

una temperatura de almacenamiento normal, el producto no se degrada en

componentes individuales. Las normas habituales de seguridad, de

protección y de higiene para la manipulación de los gránulos deben

cumplirse, al igual que con cualquier otro polímero. Para más información,

se pueden consultar las fichas de información sobre la seguridad de

materiales.


97

ANEXO 7

CLASIFICACIÓN DE LOS PLASTICOS

Puede clasificarse a los materiales plásticos en varias categorías:

a) Según el monómero base

En esta clasificación se considera el origen del monómero del cual parte la

producción del polímero.

• Naturales: Son los polímeros cuyos monómeros son derivados de

productos de origen natural con ciertas características como, por

ejemplo, la celulosa y la caseína.

LA CELULOSA

La celulosa se forma por la unión de moléculas de β-glucosa mediante enlaces

β-1,4-O-glucosídico. Es una hexosa que por hidrólisis da glucosa. La celulosa

es una larga cadena polimérica de peso molecular variable, con fórmula

empírica (C6H1005)n, con un valor mínimo de n= 200.

La celulosa tiene una estructura lineal o fibrosa, en la que se establecen

múltiples puentes de hidrógeno entre los grupos hidroxilo de distintas cadenas

yuxtapuestas de glucosa, haciéndolas impenetrables al agua, lo que hace que

sea insoluble en agua, y originando fibras compactas que constituyen la pared

celular de las células vegetales.

LA CASEINA


98

Fosfoproteína predominante de la leche y el queso. A diferencia de muchas

otras proteínas, la caseína no precipita al calor. Precipita bajo la acción de la

renina (enzima proteolítica presente en el estómago de terneros) para

formar la paracaseína. Al precipitar por acción de ácidos se le llama

caseína ácida

• Sintéticos: Son aquellos que tienen origen en productos elaborados por

el hombre, principalmente derivados del petróleo.

b) Según su comportamiento frente al calor

- Termoplásticos

Los termoplásticos son polímeros que pueden cumplir un ciclo de

calentamiento-fusión y enfriamiento-solidificación por acción de la temperatura

repetidas veces sin sufrir alteraciones. Los principales son:

• Resinas celulósicas: obtenidas a partir de la celulosa. Pertenece a este

grupo el rayón.

• Polietilenos y derivados: Emplean como materia prima el etileno

obtenido del craqueo del petróleo que, tratado posteriormente, permite

obtener diferentes monómeros como acetato de vinilo, alcohol vinílico,

cloruro de vinilo, etc. Pertenecen a este grupo el PVC, el poliestireno, el

metacrilato, etc.

• Derivados de las proteínas: Pertenecen a este grupo el nailon y el

perlón, obtenidos a partir de las diamidas.

• Derivados del caucho: Son ejemplo de este grupo los llamados

comercialmente pliofilmes, clorhidratos de caucho obtenidos adicionando

ácido clorhídrico a los polímeros de caucho.


99

- Termoestables Los plásticos 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.

• Polímeros del fenol: Son plásticos duros, insolubles e infusibles pero, si

durante su fabricación se emplea un exceso de fenol, se obtienen

termoplásticos.

• Resinas epoxi1.

• Resinas melamínicas.

• Baquelita.

• Aminoplásticos: Polímeros de urea y derivados. Pertenece a este grupo

la melamina.

• Poliésteres: Resinas procedentes de la esterificación de polialcoholes,

que suelen emplearse en barnices. Si el ácido no está en exceso, se

obtienen termoplásticos.

c) Según la reacción de síntesis

También pueden clasificarse según la reacción que produjo el polímero:

• Polímeros de adición

Implican siempre la ruptura o apertura de una unión del monómero para

permitir la formación de una cadena. En la medida que las moléculas son más

largas y pesadas, la cera parafínica se vuelve más dura y más tenaz. Ejemplo:

2n H2C=CH2 → [-CH2-CH2-CH2-CH2-]n

1 Una Resina Epoxi o poliepóxido es un polímero termoestable que se endurece cuando se mezcla con un agente catalizador o "endurecedor". Las resinas epoxi más frecuentes son producto de una reacción entre epiclorohidrina y bisfenol-a


100

• Polímeros de condensación

Son aquellos en los que la reacción tiene lugar entre grupos funcionales

reactivos presentes en los monómeros. Debe tener, por lo menos, dos grupos

reactivos por monómero para darle continuidad a la cadena. Ejemplo:

R-COOH + R'-OH → R-CO-OR' + H2O

• Según su estructura molecular

- Amorfos.

Son amorfos los plásticos en los que las moléculas no presentan ningún

tipo de orden; están dispuestas aleatoriamente. Al no tener orden entre

cadenas se crean unos huecos por los que pasa la luz, por esta razón los

polímeros amorfos son transparentes.

-Semicristalinos

Los polímeros semicristalinos tienen zonas con cierto tipo de orden junto

con zonas amorfas. En este caso al tener un orden existen menos huecos entre

cadenas por lo que no pasa la luz a no ser que posean un espesor pequeño.

-Cristalizables

Según la velocidad de enfriamiento, puede disminuirse (enfriamiento

rápido) o incrementarse (enfriamiento lento) el porcentaje de cristalinidad de un

polímeros semicristalino, sin embargo, un polímero amorfo, no presentará

cristalinidad aunque su velocidad de enfriamiento sea extremadamente lenta

• Según el mercado

Otra forma de clasificarlos es según su disponibilidad y el sector del

mercado que abastece.

1) Comodites


101

Son aquellos que tienen una fabricación, disponibilidad, y demanda

mundial, tienen un rango de precios internacional y no requieren gran

tecnología para su fabricación y procesamiento.

2) De ingeniería

Son los materiales que se utilizan de manera muy específica, creados

prácticamente para cumplir una determinada función, requieren tecnología

especializada para su fabricación o su procesamiento y de precio relativamente

alto.

3) Elastómeros o Cauchos

Los elastómeros se caracterizan por su elevada elasticidad y la

capacidad de estiramiento y rebote, recuperando su forma primitiva una vez

que se retira la fuerza que los deformaba. Comprenden los cauchos naturales y

sintéticos; entre estos últimos se encuentran el neopreno y el polibutadieno.

Los elastómeros son materiales de moléculas grandes las cuales después de

ser deformadas a temperatura ambiente, recobran en mayor medida su tamaño

y geometría al ser liberada la fuerza que los deformó.


102

CODIFICACIÓN DE PLÁSTICOS Y APLICACIONES DE LAS RESINAS EN ENVASES Y EMBALAJES

Existe una gran variedad de plásticos y para clasificarlos existe un

sistema de codificación2 que se muestra en la Tabla 1. Los productos llevan

una marca que consiste en el símbolo internacional de reciclado con el código

correspondiente en medio según el material específico. Estos plásticos de

importancia comercial son los denominados COMODITIES los cuales son:

Tabla 1. Codificación internacional para los distintos plásticos.

Nombre Abreviatura (opcional)

Número de identificación

Polietilentereftalato PET o PETE 1

Polietileno de alta densidad PEAD o HDPE 2

Policloruro de vinilo o Vinilo PVC o V 3

Polietileno de baja densidad PEBD o LDPE 4

Polipropileno PP 5

Poliestireno PS 6

Otros Otros 7

INFORMACIÓN POR RESINA:

PET:

El Polietileno Tereftalato (PET) es un Poliéster Termoplástico y se produce a

partir de dos compuestos principalmente: Ácido Terftálico y Etilenglicol,


103

aunque también puede obtenerse utilizando Dimetiltereftalato en lugar de

Ácido Tereftálico. Este material tiene una baja velocidad de cristalización y

puede encontrarse en estado amorfo-transparente o cristalino.

El PET en general se caracteriza por su elevada pureza, alta resistencia y

tenacidad. De acuerdo a su orientación presenta propiedades de

transparencia, resistencia química; esta resina es aceptada por la Food and

Drugs Administration (FDA).

Existen diferentes grados de PET, los cuales se diferencian por su peso

molecular y cristalinidad. Los que presentan menor peso molecular se

denominan grado fibra, los de peso molecular medio, grado película y, de

mayor peso molecular, grado ingeniería.

Aplicaciones

En la actualidad se están abriendo cada vez más nuevos campos de

aplicación y se desarrollan botellas PET de alta calidad y reducido peso, entre

sus aplicaciones más importantes dentro de los siguientes sectores:

a) Envase y Embalaje

Las firmas de maquinaria han contribuido en gran medida a impulsar la

evolución de manera rápida de los envases, por lo que hoy se encuentran

disponibles envases para llenado a temperaturas normales y para llenado en

caliente; también se desarrollan envases muy pequeños desde 10 mililitros

hasta garrafones de 19 litros. Los tarros de boca ancha son utilizados en el

envasado de conservas alimenticias.

La participación del PET dentro de este mercado es en:

Bebidas Carbonatadas

2 El código de Identificación es adoptado en México el 25 de Noviembre de 1999 en la NMX-E-232-SCFI-1999 basado en la identificación de Europa y países de América


104

Agua Purificada

Aceite

Conservas

Cosméticos.

Detergentes y Productos Químicos

Productos Farmacéuticos

b) Electro-electrónico: Este segmento abarca diversos tipos de películas y

aplicaciones desde las películas ultradelgadas para capacitores de una micra

o menos hasta de 0.5 milimetros, utilizadas para aislamiento de motores. Los

capacitores tienen como material dieléctrico una película PET empleada para

telecomunicaciones, aparatos electrónicos entre otros.

c) Fibras (telas tejidas, cordeles, etc.): En la industria textil, la fibra de poliéster

sirve para confeccionar gran variedad de telas y prendas de vestir.

Debido a su resistencia, el PET se emplea en telas tejidas y cuerdas, partes

para cinturones, hilos de costura y refuerzo de llantas. Su baja elongación y

alta tenacidad se aprovechan en refuerzos para mangueras. Su resistencia

química permite aplicarla en cerdas de brochas para pinturas y cepillos

industriales.

POLIESTIRENO

El Poliestireno es un polímero que se obtiene a partir de un monómero

llamado Estireno, el cual también se conoce con los nombres de vinilbenceno,

feniletileno, estirol o estiroleno.


105

Este material ha tenido gran desarrollo en los últimos años y ha formado un

grupo de plásticos denominados: familia de Polimeros de Estireno, en los que

se incluyen:

· Poliestireno Cristal o de Uso General (PS)

· Poliestireno Grado Impacto (PS-I)

· Poliestireno Expansible (EPS)

· Estireno/Acrilonitrilo (SAN)

· Copolímero en Bloque de Estireno/Butadieno/Estireno (SBS)

· Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno (ABS)

· Aleaciones

Poliestireno Cristal.- Es un material amorfo de alto peso molecular (200,000

a 300,000 (g/gmol), de baja densidad, duro, con buenas propiedades ópticas,

mínima absorción de agua, buena estabilidad dimensional y aislamiento

eléctrico.

Resiste ácidos orgánicos e inorgánicos concentrados y diluidos (excepto los

altamente oxidantes), alcoholes, sales y álcalis. Es atacado por ésteres,

cetonas, hidrocarburos aromáticos, clorados y aceites etéreos. Tiene brillo y

transparencia.

Es sensible a la luz solar, por lo que para retardar su degradación se deben

adicionar absorbedores de luz ultravioleta.

Presenta baja resistencia al impacto y estabilidad térmica. Se obtiene en forma

de gránulos parecidos al vidrio.


106

Se utiliza en la fabricación de envases para productos alimenticios,

farmacéuticos y cosméticos como blister, vasos, tapas.

Poliestireno Expansible (EPS).- Es un material dúctil y resistente a

temperaturas bajo cero, pero a temperaturas elevadas, aproximadamente a

88°C, pierde sus propiedades.

Debido a ello, y a su bajo coeficiente de conductividad térmica, se utiliza como

aislante a bajas temperaturas. Posee poder de amortiguamiento, es decir,

permite absorber la energía producida por golpes y vibraciones. Flota en el

agua y es completamente inerte a los metales.

Resiste la mayoría de los ácidos, soluciones alcalinas y saladas, sin importar

su concentración. También resiste a la temperatura e intemperie, no es tóxico.

Sin embargo, no es resistente a solventes orgánicos o aceites minerales.

Debido a su estructura celular presenta valores bajos de transmisión de vapor

y de absorción de agua. Es combustible, por lo que en ocasiones se la

adicionan retardantes del fuego. Es resistente a los microorganismos y cuenta

con buenas propiedades de aislamiento acústico.

El EPS es uno de los termoplásticos más versátiles por lo que tiene aplicación

en varios sectores como los siguientes:

· Edificación

· Vivienda

· Especialidades Industriales

· Cuerpos Moldeados

· Envases

Otra aplicación importante en envases es la perla expandida para protección,

las cuales sirven para rellenar las cajas de cartón corrugado donde se

contengan productos frágiles.


107

Poliestireno Grado Impacto (PS-I).- Los diferentes grados que existen de

estos materiales (Medio y Alto Impacto), presentan propiedades similares a las

del Poliestireno de uso general. Su color natural va de translúcido a opaco.

Se ven afectados con la exposición continua a las radiaciones de luz UV,

ofrecen limitada resistencia a solventes aromáticos y clorados. Poseen alta

rigidez y dureza, presentan bajas propiedades de barrera, poca resistencia a

la grasa y a temperaturas elevadas. Con un adecuado balance de propiedades

tienen excelente procesabilidad para inyección, extrusión y termoformado.

Son estables térmicamente, tienen niveles muy bajos de materia volátil y

poseen una resistencia al impacto entro dos y cuatro veces superior al PS

Cristal, según el contenido y tipo de elastómero.

Resiste con limitaciones ácidos y álcalis, no resiste disolventes orgánicos

como bencina, cetonas, hidrocarburos aromáticos y clorados, ni aceites

etéricos.

El PS-I tiene las siguientes aplicaciones:

a) Poliestireno Medio Impacto:

· Piezas rígidas con brillo e impacto

· Industria del envase y empaque (platos y vasos desechables)

· Artículos Escolares

· Juguetes

b) Poliestireno Alto Impacto:

· Asientos sanitarios


108

· Carretes Industriales

· Carcasas de Electrodomésticos

· Juguetes

· Cubiertas de cassettes

Los polímeros de estireno son de gran relevancia en el mercado, ocupan el

cuarto lugar del consumo, y ello se debe a su abundante variedad de

aplicaciones debidas a sus propiedades y fácil moldeo.

POLIETILENO

Antiguamente llamado "Polimetileno", el Polietileno pertenece al grupo de los

polímeros de las Poliolefinas, que provienen de alquenos (hidrocarburos con

dobles enlaces). Son polímeros de alto peso molecular y poco reactivos

debido a que están formados por hidrocarburos saturados. Sus

macromoléculas no están unidas entre sí químicamente, excepto en los

productos reticulados.

Los Polietilenos se clasifican principalmente en base a su densidad (de

acuerdo al código ASTM) como:

· Polietileno de Baja Densidad (PEBD o LDPE)

· Polietileno Lineal de Baja Densidad (PELBD o LLDPE)

· Polietileno de Alta Densidad (PEAD o HDPE)

· Polietileno de Alta Densidad Alto Peso Molecular (HMW-HDPE)

· Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (UHMWPE)


109

Si la densidad del polietileno aumenta, aumentan también propiedades como

la rigidez, dureza resistencia a la tensión, resistencia a la abrasión, resistencia

química, punto de reblandecimiento e impacto a bajas temperaturas. Sin

embargo, este aumento significa una disminución en otras propiedades como

el brillo, resistencia al rasgado y la elongación.

PEBD.- Es un material traslúcido, inodoro, con un punto de fusión promedio

de 110°C. Tiene conductividad térmica baja. Sus principales aplicaciones son

dentro del sector del envase y empaque (bolsas, botellas, películas, sacos,

tapas para botellas, etc.) y como aislante (baja y alta tensión).

PELBD.- Presenta una buena resistencia a la tracción, al rasgado y a la

perforación o punción, buena resistencia al impacto a temperaturas muy bajas

(hasta -95°C) y en películas posee excelente elongación. Sus principales

aplicaciones son como película encogible, película estirable, bolsas grandes

para uso pesado, acolchado agrícola, etc.

PEAD.- Presenta mejores propiedades mecánicas (rigidez, dureza y

resistencia a la tensión) que el PEBD y el PELBD, debido a su mayor

densidad. Presenta fácil procesamiento y buena resistencia al impacto y a la

abrasión. No resiste a fuertes agentes oxidantes como ácido nítrico, ácido

sulfúrico fumante, peróxidos de hidrógeno o halógenos. Sus principales

aplicaciones son en el sector de envase y empaque (bolsas para mercancía,

bolsas para basura, botellas para leche y yoghurt, cajas para transporte de

botellas, etc.), en la industria eléctrica (aislante para cable), en el sector

automotriz (recipientes para aceite y gasolina, tubos y mangueras), artículos

de cordelería, bandejas, botes para basura, cubetas, platos , redes para

pesca, regaderas, tapicerías juguetes, etc.


110

HMW-HDPE.- Presenta propiedades como buena resistencia al rasgado,

amplio rango de temperaturas de trabajo (de -40 a 120°C), impermeabilidad al

agua y no guarda olores. Sus principales aplicaciones son en película, bolsas,

empaque para alimentos, tubería a presión, etc.

UHMWPE.- Es un material altamente cristalino con una excelente resistencia

al impacto, aún en temperaturas bajas de -200°C, tiene muy bajo coeficiente

de fricción, no absorbe agua, reduce los niveles de ruido ocasionados por

impactos, presenta resistencia a la fatiga y es muy resistente a la abrasión

(aproximadamente 10 veces mayor que la del acero al carbón). Tiene muy

buena resistencia a medios agresivos, incluyendo a fuertes agentes oxidantes,

a hidrocarburos aromáticos y halogenados, que disuelven a otros polietilenos

de menor peso molecular. Sus principales aplicaciones son en partes y

refacciones para maquinaria.

POLIPROPILENO

El Polipropileno es un termoplástico que pertenece a la familia de las

Poliolefinas y que se obtiene a partir de la polimerización del propileno, el cual

es un gas incoloro en condiciones normales de temperatura y presión, que

licúa a -48°C. También se conoce al propileno como "propeno".

El Polipropileno puede clasificarse por las materias primas que se utilizan en

su elaboración y por su estructura química:

· Por Materias Primas:

- Homopolímero

- Copolímero Impacto


111

- Copolímero Random

· Por Estructura Química:

- Isotáctico

- Sindiotáctico

- Atáctico

Polipropileno Homopolímero.- Presenta alta resistencia a la temperatura,

puede esterilizarse por medio de rayos gamma y óxido de etileno, tiene

buena resistencia a los ácidos y bases a temperaturas debajo de 80°C,

pocos solventes orgánicos lo pueden disolver a temperatura ambiente.

Posee buenas propiedades dieléctricas, su resistencia a la tensión es

excelente en combinación con la elongación, su resistencia al impacto es

buena a temperatura ambiente, pero a temperaturas debajo de 0°C se

vuelve frágil y quebradizo.

El Polipropileno Homopolímero tiene las siguientes aplicaciones

principalmente:

a) Película

b) Rafia

c) Productos Médicos (jeringas, instrumentos de laboratorio, etc.)

Polipropileno Copolímero.- Presenta excelente resistencia a bajas

temperaturas, es más flexible que el tipo Homopolímero, su resistencia al

impacto es mucho mayor y aumenta si se modifica con hule EPDM,

incrementando también su resistencia a la tensión al igual que su

elongación; sin embargo, la resistencia química es inferior que el


112

Homopolímero, debilidad que sé acentúa a temperaturas elevadas.

El Polipropileno Copolímero Impacto se utiliza en los siguientes sectores:

a) Sector de Consumo (Tubos, perfiles, juguetes, recipientes para

alimentos, cajas, hieleras, etc.)

b) Automotriz (Acumuladores, tableros, etc.)

c) Electrodomésticos (Cafeteras, carcasas, etc.)

Polipropileno Copolímero Random.- Las propiedades más

sobresalientes del Copolímero Random son: el incremento en

transparencia, flexibilidad y resistencia al impacto. Posee un índice de

fluidez desde 1 g/10 min para soplado hasta 30g/10 min para inyección.

Sus principales aplicaciones son:

a) Botellas (Vinagre, agua purificada, cosméticos, salsas, etc.)

b) Película

c) Consumo (Popotes, charolas, etc.)

PVC

El Policloruro de Vinilo (PVC) es un polímero termoplástico resultante de la

asociación molecular del monómero Cloruro de Vinilo.

Por sí solo es el más inestable de los termoplásticos, pero con aditivos es el

más versátil y puede ser sometido a variados procesos para su


113

transformación, lo que le ha hecho ocupar, por su consumo, en el segundo

lugar mundial detrás del Polietileno.

El PVC puede clasificarse de cuatro maneras:

· Por su método de producción:

- Suspensión, Dispersión, Masa, Solución

· Peso Molecular:

- Alto, Medio y bajo

· Tipo de Monómeros:

- Homopolímeros y Copolímeros

· Formulación:

- Rígido y Flexible

Propiedades

El PVC es un material esencialmente amorfo con porciones sidiotácticas

que no constituyen más de 20% del total, generalmente cuenta con grados

de cristalinidad menores.

La gran polaridad que imparte el átomo de cloro transforma al PVC en un

material rígido. Algunos de sus grados aceptan fácilmente diversos

plastificantes, modificándolo en flexible y elástico. Esto explica la gran

versatilidad que caracteriza a este polímero, empleado para fabricar

artículos de gran rigidez y accesorios para tuberías, productos

semiflexibles como perfiles para persianas y otros muy flexibles como

sandalias y películas.


114

El PVC es un polvo blanco, inodoro e insípido, fisiológicamente inofensivo.

Tiene un contenido teórico de 57% de cloro, difícilmente inflamable, no

arde por sí mismo. La estructura de la partícula a veces es similar a la de

una bola de algodón. El diámetro varía dependiendo del proceso de

polimerización.

Del proceso de suspensión y masa, se obtienen partículas de 80 a 200

micras, por dispersión de 0.2 a 4 micras y por solución de 0.2 micras. La

configuración de las partículas de PVC, varía desde esferas no porosas y

lisas hasta partículas irregulares y porosas.

El PVC especial para compuestos flexibles, debe poseer suficiente y

uniforme porosidad para absorber los plastificantes rápidamente. Para

compuestos rígidos, la porosidad es menos importante, debido a que a

menor rango se obtiene mayor densidad aparente.

Para formular un compuesto de PVC, se requiere escoger la resina

conforme a los requerimientos en propiedades físicas finales, como

flexibilidad, procesabilidad y aplicación para un producto determinado.

La estructura del PVC puede ser comparada con la del Polietileno. La

diferencia radica en que un átomo de la cadena del Polietileno es sustituido

por un átomo de cloro en la molécula de PVC. Este átomo aumenta la

atracción entre las cadenas polivinílicas, dando como resultado un

polímero rígido y duro.

Aplicaciones

Segmento rígido:

Tubería

Botellas (Aceites comestibles, champús y agua purificada)


115

Película y Lámina

Perfiles

Segmento Flexible:

Calzado

Película

Recubrimiento de cable y alambre

Perfiles

Loseta


116

ANEXO 8

INFORMACION COMPLEMETARIA SOBRE LOS POLIMEROS PLASTICOS CONVENCIONALES

POLIÉSTERES

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

Formulación: Poliésteres saturados.

Tipo: Poli (tereftalato de etileno) PETP. Poli (tereftalato de butileno) PBTP. Poli(tereftalato de propileno) PPT. Poli (tereftalato de tetrametileno) PTMT

Aspecto de la granza: Gránulos. Filamentos.

PRESENCIA DE ADITIVOS

Estabilizantes.

Lubricantes.

Cargas y refuerzos.

Pigmentos.

Ignifugantes.

PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN Y SUS TEMPERATURAS

Proceso Temperatura (°C) Moldeo por inyección 150

Extrusión 150 Extrusión por toberas (hilado) 300

DATOS DE DEGRADACIÓN TÉRMICA

Temperatura degradación: 270-290°C Productos emitidos: Acetaldehído. Dióxido de carbono. Monóxido de

carbono. Etileno. Agua. Metano. Benceno. Acidotereftálico y anhídridos orgánicos.

INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA


117

Utilización industrial: Plásticos técnicos. Filmes o películas. Botellas.Pinturas. Adhesivos termofusibles. Fibras textiles.

Información adicional:

• Los poliésteres saturados de uso técnico representan el 2% de la producción de plásticos. Las fibras de poliéster representan el 37% de la producción de textiles.

• Los poliésteres son resistentes al agua, aunque absorben algo de humedad. Resisten el ataque de los ácidos y los disolventes orgánicos.

• Resistencia al impacto similar a los poliacetales. Buen aislante eléctrico.

• La degradación térmica se favorece por la presencia de humedad. No son biodegradables. Por reciclado se recuperan los productos de partida de fabricación.

• Los productos de degradación son asfixiantes, narcóticos y tóxicos.


118

POLIESTIRENO


Formulación: Poliestireno PS Clase: Termoplástico de adición

Aspecto de la granza: Filamentos, gránulos opacos, perlas transparentes,

resina amorfa dura y transparente. Homopolímeros: Poliestireno estándar. Poliestireno expandido Copolímeros y terpolímeros: Estireno/butadieno (SB).

Estireno/acrilonitrilo (SAN).Estireno/metacrilato metilo (SMM).Estireno/acrilonitrilo/butadieno (ABS).Estireno/butadieno/metacrilato de metilo (MBS).

ADITIVOS

Estabilizantes y antioxidantes: No contiene (Sin embargo, con ladegradación aumenta la fotosensibilidad).

Plastificantes: Bajo contenido en ftalato de butilo. Lubricantes: Bajo contenido en estearato de zinc y magnesio.

Cargas: Caolín, negro de humo. Colorantes y pigmentos: Óxidos de titanio, hierro, cromo y manganeso,

sulfuro de cadmio, complejo nitrogenado de níquel,ftalocianinas.

Aditivos antiestáticos: Aminas, alcoholes, sales de amonio cuaternario.

Agentes de expansión: Iniciadores de desprendimiento de gases (pentadieno,hidrocarburos ligeros, nitrógeno) y vapor de agua.


Proceso Temperatura (°C)


Moldeo por compresión

250-300 180-200


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Extrusión 170-190


Temperatura degradación: 200 - 220°C (Funde antes de descomponerse). Características humos y vapores emitidos: Humos y vapores incoloros.

Nieblas ácidas. Productos degradación emitidos: Principales: Dióxido de carbonoOligómeros (dímero, trímero, tetrámero)Estireno (monómero base)Etileno Acetileno

Secundarios: Tolueno Etil benceno, XilenosBenceno Hidrocarburos alifáticos ligerosAldehídos (benzaldehído)Metanol Monóxido de carbonoAmoníaco (aditivo)

Características residuos degradación: Porcentaje ponderal: 50 Aspecto y composición: Pasta

resinosa viscosa y amarillenta. No contiene cenizas.

DATOS COMBUSTIÓN A CORTO TÉRMINO

Parámetro LOI: 16-18 Temperatura ignición: 290°C (aunque es producto fácilmente inflamable). Productos de combustión: Dióxido de carbono, hidrocarburos alifáticos y

aromáticos, monóxido de carbono, amoníaco(aditivo), óxidos de nitrógeno (aditivo)

TOXICIDAD PRODUCTOS EMITIDOS

Producto Acción sobre el organismo Dióxido de carbono y amoníaco Asfixiantes Hidrocarburos aromáticos (estireno, tolueno, etilbenceno, xilenos y benzaldehído) Narcóticos

Oligómeros Productos inestables de acción narcótica

Etileno, acetileno, metanol, Narcóticos y anestésicos


120

hidrocarburos alifáticos ligeros Benceno y monóxido de carbono Muy tóxicos

POLIOLEFINAS NO HALOGENADAS


Formulación: Polietileno PE (CH2-CH2)n Tipo: Baja densidad PEBD. Alta densidad PEAD Aspecto de la granza: Granza de aspecto céreo (barras). Lentejas blancas

duras y opacas. Resinas en emulsión.


Estabilizantes y antioxidantes: Fenoles, aminas, tioésteres.

Cargas y pigmentos: Negro de carbono, óxidos de titanio, óxido de cromo. Antiadherentes y antiestáticos: Oleoamida, ésteres de alquilglicol. Agentes

de vulcanización (entrecruzamiento).Peróxidos orgánicos.


Proceso Temperatura (°C)

Extrusión


Moldeo por soplado

(*) Es poco utilizado en el procesado de PEAD

PEBD 130-220

200-250

160-220

PEAD 180-260

200-280

180-250 (*)


Temperatura degradación: 180-200°C Productos emitidos: Pentenos. Hexenos. Hidrocarburos C2-C6 (saturados,

olefinas, acetilénicos). Acetona y metiletilcetona. Dióxido de carbono. Etileno en cantidades traza (monómerobase). Gases y sustancias volátiles provenientes de ladescomposición de aditivos.



121

Utilización industrial: Tubería y conducciones flexibles o rígidas. Láminas yfibras estirables y retráctiles. Hojas, filmes o películas.Bolsas y sacos. Vasijas y recipientes. Tapones.Aislamiento eléctrico y protección mecánica de cables yalambres. Encapsulamiento de accesorios para alta frecuencia. Envoltorio de alimentos perecederos.Cubiertas de invernaderos. Juguetes. Juntas y piezasindustriales diversas.


• PEBD tiene estructura ramificada. PEAD es polímero lineal y semicristalino. Otros tipos de PE tienen densidades y estructuras intermedias.

• El PE representa el 21 % del volumen total de transformados.

• Impermeable al agua. Resistente a ácidos, bases y disolventes usuales. Buena tenacidad y flexibilidad. Los transformados son fácilmente soldables por fusión.

• Los productos emitidos en la degradación térmica son narcóticos y tóxicos. El PE es sensible a la fotodegradación. Las variedades ramificadas son también biodegradables.


122

POLIOLEFINAS NO HALOGENADAS


Formulación: Polipropileno PP [CH2 CH(CH3)]n Tipo: estándar (isotáctico) Aspecto de la granza: Barras de aspecto céreo. Monofilamentos. Gránulos

translúcidos.


Estabilizantes y antioxidantes: Fenoles, aminas, tiocompuestos, estearatocálcico.

Cargas y pigmentos: Negro de humo, óxido de titanio-anatasa, óxido de cromo hidratado, fibra de vidrio (hasta 30% en variedadreforzada).

Antiestáticos: Sales amónicas y ésteres glicólicos


Proceso Temperatura (°C) Extrusión

Moldeo por inyección 210-300 220-260


Temperatura degradación: 200°C Productos emitidos: Hidrocarburos C2-C12 (mayoritariamente saturados).

Acetona y metiletilcetona. Formaldehído, acetaldehído, acroleína. Ácidos acético y crotónico. Dióxido decarbono. Gases y productos volátiles (volatilización ydescomposición de aditivos)


Utilización industrial: Cordelería, redes, cepillos. Rafia y textiles. Frascos, vasijas y utensilios esterilizables para prácticahospitalaria. Carcasas de equipos eléctricos, equipajes,embellecedores y partes de automoción. Placas,perfiles y recubrimientos aislantes. Herramientas.



123

• Resinas de peso molecular elevado.

• El PP representa el 7% del volumen total de transformados.

• Impermeable al agua. Gran resistencia a la acción de ácidos, bases y disolventes orgánicos. Rígido y compacto. Los transformados pueden ser sometidos a imprimación, soldadura y otras técnicas de acabado.

• Los humos de PP emitidos en degradación térmica son biológicamente activos. Gases y vapores tóxicos e irritantes.


124

CLORURO DE POLIVINILO PVC


Formulación: Cloruro de polivinilo PVC (CH2-CHCl)n Clase: Termoplástico de adición Aspecto de la granza: Polvo fino o semigrueso, gránulos, macarrón.

Homopolímeros: Bajo peso molecular. Normal. Alto peso molecular. Muy alto

peso molecular

Copolímeros y terpolímeros: Cloruro de polivinilo/acetato de polivinilo.Cloruro de polivinilo/cloruro de polivinilideno.

ADITIVOS

Estabilizantes térmicos y fotoquímicos: Carbonatos, sulfatos, silicatos de plomo, calcio, zinc.Epóxidos y ureas Esteres

Plastificantes: Ftalatos y adipatos de butilo, hexilo y octilo.Fosfatos inorgánicos

Antioxidantes: Óxidos de vanadio y titanio.Sales de hidrazina.

Lubricantes: Estearatos orgánicos. Cargas: Carbonatos cálcico y magnésico.

Sílice y silicatos.Oxido de plomo


Proceso Temperatura (°C) Extrusión


Moldeo por soplado

Calandrado

170-180 140-160

150-200

150-200


Temperatura degradación: 170-175°C Características humos y vapores emitidos: Humos blancos irritantes de ojos.


125

Productos degradación emitidos: Principales: Acido clorhídricoDióxido de carbonoAldehídos (formaldehído)Hidrocarburos cloradosHidrocarburos alifáticos

Secundarios: Toluenos y xilenos Benceno Cloro Anhídrido ftálico Dióxido de azufre Hidrocarburos nafténicos Esteres ftálicos Compuestos de azufre Fosgeno Cloruro de vinilo (monómero base)

Características residuos degradación: Porcentaje ponderal: 60 Aspecto y composición: Sólido negro

resinoso. Insoluble en agua. No se detectan elementos metálicos.


Parámetro LOI: 45-50 Temperatura ignición: 390°C Productos de combustión: Acido clorhídrico; monóxido de carbono, dióxido

de carbono; aldehídos; hidrocarburos clorados;hidrocarburos alifáticos y aromáticos; dióxido de azufre.


Producto Acción sobre el organismo Acido clorhídrico y anhídridos orgánicos Irritantes y corrosivos Dióxido de carbono y compuestos de azufre Asfixiantes Monóxido de carbono Tóxico sanguíneo Hidrocarburos alifáticos y aromáticos Narcóticos Hidrocarburos clorados Narcóticos y anestésicos Aldehídos y ésteres orgánicos Tóxicos y asfixiantes. Narcóticos


126

Fosgeno Muy tóxico Cloruro de vinilo Muy tóxico

POLÍMEROS VINÍLICOS

Formulación Policloruro de vinilideno -(CH2 - CCl2)n - PVDC

Datos técnicos Termoplástico de adición. Esferulitas cristalinas. Copolímeros con PVC, poliacrilatos y poliestireno.

Utilización industrial Material de embalaje para productos perecederos. Láminas y películas. Recubrimiento interior de vasijas y recipientes metálicos.

Presencia de aditivos Plastificantes, estabilizantes y antioxidantes utilizados para el PVC.

Procesos de transformacióny sus temperaturas

Proceso Temperatura (°C) Moldeo por inyección 100

Moldeo por compresión 100 Datos degradación térmica Temperatura de degradación: 125ºC.

Productos emitidos:

• Acido clorhídrico

• Hidrocarburos

• Dióxido de carbono

Observaciones • Polímero de alta densidad.

• Propiedades de uso semejantes al PVC.

• No es atacado por los disolventes orgánicos: Impermeable a gases y líquidos.

• Los productos emitidos en la degradación térmica son irritantes y corrosivos, narcóticos y nocivos.


127

POLIURETANOS


Formulación: Poliuretanos PUR(-R2-O-CO-NH-R1-NH-CO-O-R2-)n R1 del diisocianato alifático o aromático.R2 del poliéster o poliéter hidroxilado.

Clase: Polímeros de condensación. Termorrígidos o termoplásticos.

Homopolímeros y copolímeros: Se reconocen por los reactivos de partida: • Poliésteruretanos.

• Poliéteruretanos y los isocianatosutilizados (TDI, MDI, HDI, PAPI,dímeros y trímeros de éstos).

ADITIVOS

Estabilizantes y antioxidantes: Carbodiimidas, Benzotriazoles, Negro de carbono,Óxido titanio.

Plastificantes y lubricantes: Ácidos y ésteres grasos.Ácido azelaico.Glicoles y oxiglicoles.Aceite de silicona.(Los PUR utilizados para resinas llevan todo tipode plastificantes).

Cargas y pigmentos: Sulfatos alcalino-térreos.Grafito.

Agentes de expansión: Freones.

Catalizadores: Aminas terciarias (dimetilbencilamina; dimetilciclohexilamina;N-alquilmorfolina; dietilaminoetanol; N-alquilpiperazina;tetrametilenetilen-diamina). Fenolatos alcalinos.

Bioestabilizantes: Cuproquelatos; Ftaliimidas.

Polímeros de refuerzo: Poliésteres y poliéteres.


128


Proceso Temperatura (°C) 1) Moldeo y polimerización "in situ" en sistema de tren de moldes o carrusel,

con inyección dosificada de reactivos y catalizadores.

Moldeo en frío (50°C) o con aporte de calor en hornos (200ºC).

(2) Inyección, extrusión o compresión en máquinas convencionales.

Colada para inyección y extrusión (130°C).


Temperatura degradación: 180°C°. A temperatura inferior se desprenden monómeros ocluidos y prepolímeros volátiles.

Características humos y vapores emitidos: Nieblas irritantes de olor picante.Productos degradación emitidos: Principales: Secundarios: Etileno, etanoButadieno Tolueno y aromáticosDiisocianato (monómero)Poliisocianato volátil

Agua vaporTetra y dihidrofuranoNitrilos Aminas Amoniaco

Dióxido de carbonoMetanol, etanolFluorcarbonos Aldehídos y cetonasÁc. cianhídrico (trazas)

Características residuos degradación: Contiene restos de polioles y aductosde poliisocianato (Para lapolimerización "in situ" el residuo dedegradación es, a la vez, un residuode fabricación).


Parámetro LOI: 16,5

Temperatura ignición: 310°C Productos de combustión: Productos de combustión: Dióxido de carbono,

monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno,amoniaco, ácido cianhídrico (La presencia deignífugos y retardantes en el PUR, hace variar lanaturaleza de los productos de combustión, pero,en todo caso, la mezcla de combustión es extremadamente tóxica).


129


Producto Acción sobre el organismo H.C. alifáticos y aromáticos Tóxicos y narcóticos Diisocianatos Irritantes vías respiratorias Poliisocianatos volátiles Irritantes y acción sobre la piel Tetra y dihidrofuranos Narcóticos Nitrilos y aminas Irritantes y sensibilizantes Amoniaco y dióxido de carbono Asfixiantes Alcoholes Narcóticos y nocivos


130

POLIURETANOS


Formulación: Poliuretano,PUR.

Tipo: Espuma rígida.

Aspecto de la granza: • Prepolímeros dispensados.

• Polimerización "in situ".


Estabilizantes y antioxidantes: Benzotriazoles, óxido de titanio, compuestosorganoestánnicos.

Catalizadores: Aminas terciarias.

Cargas: Sulfatos alcalino-térreos, óxidos metálicos.

Agentes expansión: Fluorcarbonos (freones).

Polímeros de refuerzo: Poliésteres.


Proceso Temperatura (°C) De semiprepolimerización con adición posterior de resina polihidrolizada y el

agente de expansión. Conformación en moldes.

Moldeo en frío (50°), pero las reacciones son exotérmicas, pudiéndose alcanzar 180°C. Moldeo en caliente (120°C).

Polimerización "in situ".


Temperatura degradación: 150-180°C Productos emitidos: Hidrocarburos alifáticos ligeros. Hidrocarburos

aromáticos. Diisocianatos y prepolímeros volátiles.Dióxido de carbono. Alcoholes (metanol, etanol).Aldehídos. Cetonas. Fluorcarbonos. Amoniaco.



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Utilización industrial: Utilización como aislamiento térmico.Encapsulamientos. Aislamiento como material deembalaje. Carcasas y cabinas portátiles.Embarcaciones.


• Las espumas rígidas tienen un peso molecular bajo.

• Para su fabricación se utilizan MDI y prepolímeros menos volátiles y poliésteres muy ramificados.

• Duros y resistentes a la compresión. Se hidrolizan por ácidos y bases, pudiéndose, así, recuperar los materiales de partida.

• Las técnicas de acabado (cortadoras incandescentes) aceleran descomposiciones.

informe preliminar

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