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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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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,
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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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:
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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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.
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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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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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
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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
ENRG AGUA GEI EUTROF
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.
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C) Contenedores o bandejas de frutas
0
50
100
150
200
250
300
ENRG AGUA GEI EUTROF
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:
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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05
10152025303540
ENRG AGUA GEI EUTROF
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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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).
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
28
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
31
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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,
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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)
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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®)
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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:
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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…)
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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?
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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?
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
53
biopolímeros, en principio y con el mejor de los escenarios, no presentan un
riesgo patente para el mercado del plástico sintético.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
61
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PROYECTO KASSEL.
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Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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:
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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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.
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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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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).
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
83
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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)
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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:
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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,
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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)
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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)
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
115
Película y Lámina
Perfiles
Segmento Flexible:
Calzado
Película
Recubrimiento de cable y alambre
Perfiles
Loseta
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
118
POLIESTIRENO
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
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.
PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN Y SUS TEMPERATURAS
Proceso Temperatura (°C)
Moldeo por inyección
Moldeo por compresión
250-300 180-200
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
119
Extrusión 170-190
DATOS DE DEGRADACIÓN TÉRMICA
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
120
hidrocarburos alifáticos ligeros Benceno y monóxido de carbono Muy tóxicos
POLIOLEFINAS NO HALOGENADAS
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
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.
PRESENCIA DE ADITIVOS
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.
PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN Y SUS TEMPERATURAS
Proceso Temperatura (°C)
Extrusión
Moldeo por inyección
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 (*)
DATOS DE DEGRADACIÓN TÉRMICA
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.
INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
Información adicional:
• 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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
122
POLIOLEFINAS NO HALOGENADAS
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Formulación: Polipropileno PP [CH2 CH(CH3)]n Tipo: estándar (isotáctico) Aspecto de la granza: Barras de aspecto céreo. Monofilamentos. Gránulos
translúcidos.
PRESENCIA DE ADITIVOS
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
PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN Y SUS TEMPERATURAS
Proceso Temperatura (°C) Extrusión
Moldeo por inyección 210-300 220-260
DATOS DE DEGRADACIÓN TÉRMICA
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)
INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA
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.
Información adicional:
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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• 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.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
124
CLORURO DE POLIVINILO PVC
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
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
PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN Y SUS TEMPERATURAS
Proceso Temperatura (°C) Extrusión
Moldeo por inyección
Moldeo por soplado
Calandrado
170-180 140-160
150-200
150-200
DATOS DE DEGRADACIÓN TÉRMICA
Temperatura degradación: 170-175°C Características humos y vapores emitidos: Humos blancos irritantes de ojos.
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
DATOS COMBUSTIÓN A CORTO TÉRMINO
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.
TOXICIDAD PRODUCTOS EMITIDOS
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
Proyecto de Análisis de BPL Informe Preliminar
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.
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POLIURETANOS
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
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.
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PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN Y SUS TEMPERATURAS
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).
DATOS DE DEGRADACIÓN TÉRMICA
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).
DATOS COMBUSTIÓN A CORTO TÉRMINO
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).
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TOXICIDAD PRODUCTOS EMITIDOS
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
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POLIURETANOS
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Formulación: Poliuretano,PUR.
Tipo: Espuma rígida.
Aspecto de la granza: • Prepolímeros dispensados.
• Polimerización "in situ".
PRESENCIA DE ADITIVOS
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.
PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN Y SUS TEMPERATURAS
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".
DATOS DE DEGRADACIÓN TÉRMICA
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.
INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA
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Utilización industrial: Utilización como aislamiento térmico.Encapsulamientos. Aislamiento como material deembalaje. Carcasas y cabinas portátiles.Embarcaciones.
Información adicional:
• 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.