Bioplásticos ganan fuerza en las estrategias de sustentabilidad

Los bioplásticos ganan terreno como una alternativa sostenible y prometedora en la industria del plástico. Su crecimiento continuo y la creciente, pero aún incipiente, aceptación por parte de los consumidores indican un futuro positivo para esta área.

Según el Compromiso Global, un esfuerzo colaborativo liderado por la Fundación Ellen MacArthur y Naciones Unidas para lograr una economía circular de los plásticos, el uso de bioplásticos es uno de los recursos sugeridos para conseguir la sustentabilidad de envases y empaques, por cuanto el uso del plástico debería estar desacoplado del consumo de recursos finitos y algunos de ellos ofrecen la compostabilidad como opción de fin de vida.

Producidos a partir de materiales biológicos, como plantas o microorganismos, en lugar de utilizar recursos no renovables como el petróleo, los bioplásticos ofrecen ventajas significativas en términos de reducción de la huella de carbono y menor impacto ambiental. Pueden clasificarse en dos categorías principales:

Biodegradables. Estos plásticos se descomponen por microorganismos naturales en un tiempo relativamente corto, lo que significa que no persisten en el medioambiente como los plásticos tradicionales.

Biobasados. Se derivan de fuentes renovables, pero no necesariamente son biodegradables.

Con esto en mente, debemos entender que la importancia de los bioplásticos radica en su potencial para disminuir la dependencia del petróleo y lograr una menor huella de carbono al generar menos emisiones de gases de efecto invernadero que la producción de plásticos convencionales.

Tipos de bioplásticos y sus aplicaciones

El mundo de los bioplásticos abarca una amplia gama de materiales con diferentes propiedades y aplicaciones. Veamos algunos de los tipos de bioplásticos más comunes:

1. Ácido poliláctico (PLA)

Es un polímero biodegradable derivado del ácido láctico. Este material, altamente versátil, se hace a partir de recursos renovables al 100 %, como el maíz, la remolacha, el trigo y otros productos ricos en almidón.

Destaca por su biodegradabilidad, compostabilidad, alta transparencia y rigidez, y permite una barrera contra el oxígeno y la humedad. Por ello, se utiliza ampliamente en la fabricación de envases de alimentos y bebidas, películas, bolsas, textiles e implantes médicos, entre otros.

2. Polihidroxialcanoatos (PHA)

De acuerdo con información publicada por el SENA, los polihidroxialcanoatos (PHA) son considerados polímeros biodegradables obtenidos por fermentación microbiana, a partir de diferentes sustratos, principalmente azúcares, los cuales se sintetizan de diversas fuentes naturales. Una alternativa es su producción a partir de biomasa lignocelulósica. Son biodegradables, presentan alta resistencia y flexibilidad, así como una barrera contra el oxígeno y la humedad.

Sus principales aplicaciones incluyen envases biodegradables, bolsas, películas, material quirúrgico y componentes electrónicos.

3. Almidón termoplástico

El almidón termoplástico (TPS) es, en esencia, almidón que ha sido modificado por la adición de plastificantes (agua, glicerina, sorbitol, etc.) y procesado en condiciones de presión y calor hasta destruir completamente la estructura cristalina del almidón y formar un almidón termoplástico amorfo.

Es biodegradable, compostable, de bajo costo y también ofrece barrera contra el oxígeno y la humedad, por lo que es útil para la fabricación de envases de alimentos y bebidas, bolsas, películas, vajillas desechables y espumas.

4. Polietileno verde

El PE verde es un polietileno biobasado, fabricado a partir de la materia prima renovable de la caña de azúcar o de aceite vegetal y se presenta como una alternativa renovable al polietileno (PE) fósil. Es reciclable, ofrece alta resistencia y durabilidad, así como barrera contra el oxígeno y la humedad.

Entre sus aplicaciones destacadas se encuentran envases para bebidas, textiles, piezas automotrices y artículos deportivos, entre otros.

5. Otros biopolímeros emergentes

Además de los bioplásticos más conocidos detallados antes, existen otros emergentes que merecen atención:

• Polibutileno succinato (PBS). Biodegradable, de alta transparencia y flexibilidad, para aplicaciones en películas y envases.
• Policaprolactona (PCL). Biodegradable, de alta flexibilidad y biocompatibilidad, para aplicaciones en implantes médicos y textiles.
• Furanos. Derivados de la celulosa, biodegradables y con propiedades de barrera, con potencial en envases y embalajes.

Es importante destacar que la investigación y el desarrollo en el campo de los bioplásticos continúa avanzando, lo que significa que es probable que surjan nuevos tipos de estos materiales con propiedades y aplicaciones aún más innovadoras en el futuro.

Métodos de producción de bioplásticos

La producción de bioplásticos implica métodos como la fermentación microbiana y la polimerización química. Sin embargo, es importante considerar su impacto ambiental comparativo. Los bioplásticos reducen las emisiones de carbono y utilizan fuentes renovables, pero también requieren tierras agrícolas y recursos hídricos que hacen contrapeso. Por su parte, los plásticos convencionales dependen del petróleo y generan contaminación persistente.

En cuanto a las innovaciones tecnológicas, se investigan nuevos materiales, se buscan mejoras en las propiedades y se desarrollan procesos más eficientes.

Retos y desafíos para el mercado de bioplásticos

El mercado de bioplásticos enfrenta varios retos en su camino hacia la adopción generalizada. Algunos de los más significativos son:

• Costos de producción. Aunque los bioplásticos han mejorado en términos de eficiencia, todavía son más costosos de producir que los plásticos convencionales derivados del petróleo. Este factor limita su adopción masiva.
• Competencia con plásticos tradicionales. Los plásticos convencionales tienen una presencia arraigada en la industria y en la vida cotidiana. Convencer a las empresas y consumidores de cambiar a bioplásticos requiere un esfuerzo continuo.
• Disponibilidad de materias primas. La obtención de fuentes renovables para la producción de bioplásticos puede ser un desafío. La competencia con la producción de alimentos y otros usos agrícolas es un factor por considerar.
• Propiedades mecánicas limitadas. Algunos bioplásticos aún no alcanzan las mismas propiedades mecánicas que los plásticos convencionales. La resistencia, durabilidad y estabilidad térmica son áreas de continua mejora.
• Reciclaje y compostaje eficiente. Aunque muchos bioplásticos son biodegradables, su descomposición eficiente requiere condiciones específicas de compostaje. Además, el reciclaje de bioplásticos junto con los plásticos convencionales puede ser complicado.
• Educación y conciencia del consumidor. Informar al público sobre los beneficios y limitaciones de los bioplásticos es fundamental para su adopción. La conciencia ambiental y la educación son claves.

Enfrentar estos desafíos requiere colaboración estrecha entre la industria, la academia y la sociedad en general.

Futuro de los bioplásticos

Los bioplásticos seguirán desempeñando un papel crucial en la transición hacia una economía más sostenible y respetuosa con el medioambiente.

“El argumento a favor de los plásticos de origen biológico es el valor inherente de reducir la huella de carbono”, explicó para National Geographic el ingeniero Ramani Narayan, de la Universidad Estatal de Míchigan, que investiga permanentemente los bioplásticos.

En este frente, la Asociación de la Industria del Plástico de Estados Unidos (PLASTICS) lanzó recientemente su informe “Plastics Market Watch Watching: Bioplastics 2024” durante una sesión educativa en NPE2024, que se llevó a cabo del 6 al 10 de mayo en Orlando, Florida. Este informe destaca el crecimiento de la fabricación de bioplásticos y la creciente familiaridad de los consumidores con este tipo de materiales, según una encuesta realizada por la asociación.

El informe resalta que se proyecta que los ingresos por fabricación de bioplásticos crecerán a una Tasa de Crecimiento Anual Compuesta (CAGR, por sus siglas en inglés) del 1.9 % y que alcanzarán los $1.2 mil millones para el año 2028.

El tamaño del mercado de bioplásticos en Estados Unidos seguirá variando según las diferentes métricas utilizadas para cuantificarlo. Sin embargo, se estima que la capacidad de producción de bioplásticos en América del Norte, concentrada principalmente en Estados Unidos, representa el 18.7 % de la capacidad de producción global.

El informe también destaca que la familiaridad de los consumidores con los bioplásticos ha aumentado significativamente en un periodo de cinco años. En la encuesta realizada el año pasado, el 68 % de los consumidores expresaron una respuesta de familiaridad neta, mientras que solo el 14 % indicó desconocimiento. Esto marca un cambio notable en comparación con la encuesta de 2018, cuando la familiaridad neta fue del 63 %, con un 31 % de desconocimiento.

Así, también se espera un aumento en la competencia, tanto dentro como fuera de las fronteras de Estados Unidos en la fabricación de bioplásticos, impulsado por el desarrollo de nuevos materiales y aplicaciones.

A escala global, a finales de 2023 fueron presentados los resultados del informe de mercado en colaboración entre European Bioplastics (EUBP) y expertos de mercado del Nova-Institute (Hürth, Alemania).

Los principales hallazgos presentados en este informe muestran que la producción global de bioplásticos está despegando después de unos años de estancamiento, principalmente inducidos por la pandemia global. Este desarrollo está impulsado por el aumento de la demanda, combinado con la aparición de aplicaciones y productos más sofisticados.

También detalla que la capacidad de producción global de bioplásticos aumentará significativamente, pasando de alrededor de 2.18 millones de toneladas en 2023 a unos 7.43 millones de toneladas en 2028. “El crecimiento en la capacidad de producción de bioplásticos debe entenderse en el contexto global más amplio de una crisis climática, el aumento de los costos energéticos y las cadenas de valor disruptivas. A pesar de estos desafíos, la capacidad para la producción de bioplásticos está en aumento, subrayando la resiliencia y la importancia de nuestra industria”, afirmó Hasso von Pogrell, director general de European Bioplastics (EUBP).

Las capacidades de producción continuarán aumentando significativamente en los próximos cinco años, según los datos presentados. El embalaje sigue siendo el segmento de mercado más grande para los bioplásticos, con un 43 % (934,000 toneladas) del total del mercado en 2023. “Aunque la adopción del Reglamento de Envases y Residuos de Envases todavía es discutida en las instituciones de la Unión Europea, los datos muestran que los bioplásticos tienen un futuro en el sector del embalaje, en reemplazo de aplicaciones no reciclables y como ayuda para eliminar las opciones basadas en fósiles”, explica Von Pogrell.

Por primera vez el informe incluye una visión sobre los datos de producción. La comparación entre las capacidades de producción y la producción real en 2023 muestra que la industria de los bioplásticos está produciendo a casi su capacidad total. Aunque varía de un polímero a otro, con un rango del 60 % al 100 %, la tasa de utilización promedio en 2023 es del 82 % (1.79 millones de toneladas de producción frente a 2.18 millones de toneladas de capacidad de producción).

Opciones e innovaciones comerciales en bioplásticos

Como hemos visto, en el dinámico sector de los bioplásticos, en constante evolución, las empresas líderes desarrollan continuamente productos innovadores que marcan un cambio significativo hacia la sostenibilidad. Exploremos algunas de las soluciones comerciales que revolucionan el mercado con características únicas y ventajas ambientales.

• NatureWorks y CJ Biomaterials unen fuerzas para desarrollar soluciones sostenibles

NatureWorks, fabricante global del ácido poliláctico (PLA) Ingeo, firmó a finales de 2022 un Acuerdo Maestro de Colaboración (MCA, por sus siglas en inglés) con CJ Biomaterials, Inc., una división de la empresa surcoreana CJ CheilJedang y principal productor de PHA. Este acuerdo se centra en el desarrollo de soluciones de materiales sostenibles basados en los polímeros biodegradables PHACT de CJ Biomaterials y los biopolímeros Ingeo de NatureWorks.

Ambas empresas trabajan juntas para desarrollar soluciones de biopolímeros de alto rendimiento que reemplazarán los plásticos derivados de combustibles fósiles en aplicaciones que van desde empaques de alimentos compostables y utensilios de servicio de alimentos, hasta artículos de cuidado personal, películas y otros productos finales.

El enfoque inicial de este acuerdo conjunto es el desarrollo de soluciones biobasadas que introduzcan nuevas características de rendimiento para empaques de alimentos rígidos y flexibles compostables, así como utensilios de servicio de alimentos. Estas nuevas soluciones también apuntan a acelerar la biodegradación para ofrecer más opciones de posconsumo consistentes con un modelo de economía circular. Modificar el PLA con PHA amorfo mejora las propiedades mecánicas, como la resistencia y la ductilidad, mientras se mantiene la claridad.

CJ Biomaterials y NatureWorks planean expandir su relación más allá del desarrollo de productos cooperativos para empaques y crear nuevas aplicaciones en los mercados de películas y no tejidos.

• Avances en tecnología para tapas de botellas de Beyond Plastic LLC

Beyond Plastic LLC, con sede en Commerce, California, desarrolló una tapa completamente biodegradable para envases tras tres años de investigación, que incluyó la creación y prueba de 174 compuestos diferentes. Este cierre, basado en polihidroxialcanoato (PHA), ha sido posible gracias a la colaboración con CJ Biomaterials Inc., que suministró la resina de PHA.

El proyecto, dirigido por Fred Pinczuk, director de tecnología de Beyond Plastic, se enfoca en comercializar el PHA para envases, aprovechando su biodegradabilidad al final de su vida útil. El objetivo es ofrecer formulaciones que puedan ser producidas en masa y reemplazar los productos petroquímicos actualmente utilizados en el mercado.

• Ensinger introduce soluciones de plásticos sostenibles

Ensinger, procesador de plásticos comprometido con un futuro sostenible, ha confirmado su objetivo de clima neto cero a través de la iniciativa Science Based Targets (SBTi). Para contribuir a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, Ensinger ha introducido soluciones de plásticos sostenibles, compuestas por formas de material biobasado y reprocesado.

Los plásticos biobasados se producen a partir de materiales básicos generados por la industria de procesamiento de madera y otros residuos orgánicos, que garantizan propiedades similares a los plásticos convencionales.

Por otro lado, los plásticos reprocesados, fabricados a partir de materiales devueltos y desechos de producción, ofrecen beneficios ambientales significativos. Ensinger ha ampliado su portafolio con dos nuevas líneas de productos innovadores que reducen considerablemente la huella de CO₂. Además, su iniciativa de sostenibilidad, que incluye proyectos de energía, ahorro de materiales y reciclaje, contribuye a la reducción de emisiones a lo largo de la cadena de suministro.

• Braskem y FKuR amplían acuerdo de distribución para incluir EVA biobasado I’m green

Braskem S.A., líder mundial en biopolímeros, y FKuR Kunststoff GmbH, especialista en bioplásticos, amplían su acuerdo de distribución para incluir más productos del portafolio biobasado I’m green.

Esta expansión profundiza la asociación entre las dos compañías, que existe desde 2011. FKuR se convertirá en el distribuidor oficial del EVA biobasado I’m green en la UE, Suiza, Noruega, Reino Unido, Turquía, Israel e India.

El EVA biobasado I’m Green, de Braskem, es una familia de plásticos EVA que combinan flexibilidad, ligereza y resistencia, con aplicaciones principales en calzado, juguetes, artículos deportivos, esteras tatami y espumas en general. FKuR actuará como socio logístico y ofrecerá soporte técnico, desarrollo de aplicaciones y marketing. 

Este acuerdo refuerza el compromiso de Braskem y FKuR con la sostenibilidad, ya que este material se produce a partir de etanol de caña de azúcar renovable, lo que contribuye a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Además, tiene las mismas propiedades de procesamiento y reciclabilidad que su contraparte fósil.

• BASF amplía su oferta de biopolímeros para la industria agrícola

BASF expande su oferta para la producción de alimentos sostenibles al introducir su biopolímero certificado como industrial compostable, ecovio T 2206, para la fabricación de cuerdas negras utilizadas en invernaderos comerciales. Este material, certificado según la norma EN13432, permite que las cuerdas se recolecten junto con los residuos de las plantas después de la cosecha y se biodegraden en instalaciones de compostaje industrial, para contribuir así al reciclaje orgánico y al cierre del ciclo de nutrientes.

Además de beneficiar a los agricultores al facilitar la recolección y reducir los microplásticos persistentes, ecovio T 2206 se produce en maquinaria estándar de polipropileno (PP) para cuerdas. Esta iniciativa se suma al portafolio de biopolímeros de BASF, que incluye el grado ecovio M 2351, biodegradable en el suelo, para películas de acolchado agrícola. Estas soluciones ayudan a evitar la acumulación de microplásticos persistentes en el suelo agrícola y contribuyen a una economía circular mediante el reciclaje de materia orgánica.