Bioplásticos: ¿una alternativa con futuro?

Los plásticos ofrecen un gran espectro de propiedades y aplicación, siendo actualmente un material importante para muchos sectores industriales. La demanda mundial aumenta continuamente y, con ella, las exigencias de potencial de rendimiento de este grupo de materiales.

En los últimos años, el incremento del precio del petróleo crudo ha aumentado la conciencia hacia los recursos fósiles limitados y el deseo de más prevención del cambio climático y sostenibilidad. Por este motivo se dirigió el interés hacia un tipo especial de este grupo de materiales: los bioplásticos. Éstos se presentan como un complemento y, en parte, como una alternativa a los plásticos comunes, un paso lógico y necesario hacia una industria de plásticos moderna y orientada al futuro. Y, naturalmente, tendrán su espacio en K 2013 del 16 al 23 de octubre en Düsseldorf.

No puede realizarse una discusión de los pros y contras, el papel futuro y el potencial de mercado de los bioplásticos sin una definición clara previa del concepto en torno al prefijo “bio” comenta el Prof. Dr. Ing. Christian Bonten del Institut für Kunststofftechnik (IKT) de la Universidad de Stuttgart. Precisamente aquí se encuentra el punto clave.

Un prefijo, dos significados: plásticos biodegradables y biobasados
Hasta cantidades de sustancias bajas, los plásticos biodegradables constan exclusivamente de polímeros y aditivos biodegradables. Está demostrado que unas bacterias especiales y sus enzimas transforman los plásticos biodegradables en biomasa, CO2 o metano, agua y minerales, después de que antes se hayan fragmentado intensamente las macromoléculas por otros mecanismos de degradación. Para que un plástico pueda catalogarse en Europa como compostable, debe descomponerse en fragmentos menores de 2 mm, en condiciones claramente definidas, después de 12 semanas como máximo, en un 90% como mínimo. Sólo de este modo se garantiza el funcionamiento económico y sin averías de una instalación de compostaje. Para poder degradarse en el terreno, debe justificar además que no supera una determinada concentración de metales pesados y que no se perjudica la fertilidad de suelo. Los productos que en Europa cumplen con la norma EN 13432, después de la certificación se identifican con el “brote”, el logotipo europeo de la compostabilidad. También en los EE.UU. existe una norma sobre la compostabilidad demostrable, que se orienta básicamente por la norma europea.

Al contrario de lo que piensan muchas personas, los plásticos biodegradables no se fabrican obligatoriamente de materias primas renovables; también pueden producirse con petróleo. Por lo tanto, la biodegradabilidad no depende de la materia prima, sino más bien de la estructura química de un plástico. Son ejemplos de polímeros biodegradables la polilactida (PLA), llamada también ácidos polilácticos, polihidroxialcanoato (PHA), derivados de celulosa, almidón, pero también adipato-tereftalato de polibutileno (PBAT) y polibutileno succinato (PBS) con base de petróleo.

También se diferencia en el uso de la designación "biodegradable“. Existen plásticos comunes que con pequeñas adiciones de sustancias biodegradables u otro tipo de sustancias de rápida descomposición se degradan. Solamente en las condiciones adecuadas se descomponen en componentes pequeños, casi invisibles. Sin embargo, aquí no se produce una transformación completa y los fragmentos se filtran con el tiempo en el suelo y en la cadena alimenticia.

Sólo el hecho de que un producto sea biodegradable no soluciona tampoco el problema de acumulación de basura en el paisaje, llamado también "littering“. Incluso los materiales biodegradables necesitan semanas para descomponerse en condiciones definidas – microorganismos, temperatura y humedad. Sin estas condiciones, el plástico es muy resistente y la descomposición biológica puede durar varios años.
Por el contrario, los plásticos biobasados son de materias primas renovables naturales. Sin embargo, no son obligatoriamente también biodegradables. El adjetivo "biobasado“sólo indica que los átomos de carbono de las cadenas de moléculas se toman de la naturaleza actual, por lo que son "bio“.

Actualmente, se obtienen plásticos biobasados de diferentes hidratos de carbono como azúcar, almidón, proteína, celulosa, lignina, biograsas o aceites. Los polímeros biobasados son, entre otros, ácido poliláctico (PLA), polihidroxibutirato (PHB), derivados de celulosa (CA, CAB) y derivados de almidón, pero también, por ejemplo, el biopolietileno (PE). Este último se obtiene totalmente de caña de azúcar, tiene las características de un polietileno normal, pero no es biodegradable. Entre los polímeros biobasados parcialmente, como mínimo, pero no biodegradables, se cuentan también los plásticos normales reforzados con fibras naturales, así como las nuevas poliamidas y los nuevos poliuretanos.

Con toda seguridad, los plásticos biobasados pueden realizar una contribución, relativamente pequeña, pero valiosa, para mejorar el balance ambiental, ya que para fabricar los plásticos se usa un pequeño porcentaje de las materias primas fósiles mundiales. Más de dos tercios, como anteriormente, se usan para la generación de energía y el transporte. De este modo se pone ya también de manifiesto que los plásticos biobasados no pueden causar escasez de alimentos, como se explicará más adelante.

Bioplásticos: cantidades de producción mundiales
La demanda de plástico aumenta continuamente. La asociación de fabricantes Plastics Europe cifró la producción mundial de polímeros para el año 2011 en 280 millones de toneladas. Unos 235 de estos 280 millones de toneladas se usan para materiales plásticos, pero los bioplásticos juegan hasta ahora un papel secundario.
Debido al gran crecimiento del mercado, European Bioplastics pronosticó hasta el 2016 un incremento de la capacidad de producción mundial para bioplásticos de casi 5,8 millones de toneladas. Todavía es más optimista el estudio del nova-Institute de marzo 2013. Según el mismo, las capacidades de producción de los plásticos biobasados crecerán hasta el año 2016 a más de 8 millones de toneladas y hasta al año 2020 a casi 12 millones de toneladas.
A pesar que el volumen de producción es relativamente bajo si se le compara con los plásticos basados en petróleo, la fabricación de plásticos con base de materias primas renovables ha aumentado muy rápidamente. Según los datos de la asociación de fabricantes European Bioplastics, con unas 100.000 toneladas en el año 2009 los plásticos biodegradables acapararon todavía la mayor parte de capacidades totales mundiales de los bioplásticos. Desde 2010, los índices de crecimiento de los plásticos biodegradables han superado considerablemente a los de los plásticos biobasados. Según las previsiones de las asociaciones, a pesar de un crecimiento constante, en 2016 la producción total de bioplásticos será todavía de una séptima parte, aproximadamente. La mayor parte de los bioplásticos serán biobasados, pero no serán biodegradables.

Las cuotas de mercado de las regiones en la producción de biopolímeros han cambiado mucho. Mientras que la cuota de Europa en las capacidades de producción el año 2012 era todavía de un 17% aprox., según un estudio del Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe (IfBB) hasta el año 2016 se reducirá a un 5%. Según los pronósticos de IfBB, las ganadoras serán Asia y Sudamérica – esta última con un crecimiento de las capacidades de producción de un 30% aprox. en 2012 a más del 45% en 2016.

Aumento de los requisitos – también en los bioplásticos
Los plásticos deben satisfacer requisitos cada vez más exigentes para un uso técnico cada vez más frecuente. Esto es válido también para los bioplásticos. En cuanto a la reproducibilidad, existe un déficit: hay todavía un gran potencial de mejora en las propiedades de barrera, longevidad y compatibilidad con otros biopolímeros y aditivos. Actualmente se está muy lejos de los, a menudo, poco convincentes biopolímeros puros de la “primera hora”. Sin embargo, el precio, las capacidades de producción competitivas y la fiabilidad determinan el éxito a largo plazo de los bio-plásticos.

Los plásticos biodegradables se utilizan normalmente cuando la degradabilidad es particularmente útil. Esto ocurre por ejemplo en la agricultura, con los acolchados plásticos o macetas, que al finalizar su vida útil no se desechan, sino que se transforman en biomasa sobre el propio terreno. En los hogares, las bolsas de basura degradables han abierto un mercado, ya que pueden compostarse junto con la basura orgánica.

Los plásticos biobasados se usan también en aplicaciones de electrónica de consumo y automóviles. El porcentaje de bioplásticos en la automoción ha aumentado continuamente en las últimas décadas. Por ejemplo, Toyota ha realizado en su automóvil híbrido "Sai“, sólo disponible en Japón, un equipamiento interior fabricado en un 80% de materias primas renovables, desde el año de fabricación de 2011. Esto fue posible mediante el uso de bio-PET, un plástico con base de caña de azúcar, que ofrece una resistencia a la temperatura adecuada para el interior, baja tendencia a contraerse y buenas propiedades mecánicas. El balance de CO2 del bio-PET es mucho mejor que el de los plásticos convencionales con base de petróleo. Pero también, por ejemplo, el PLA o espuma de poliuretano (PUR) con base de soya se usa actualmente en los componentes automovilísticos más diversos. No existe prácticamente ningún fabricante de automóviles que no use los bioplásticos en mayor o menor medida en sus vehículos.

¿Sólo son buenos los bioplásticos?
Cuando se hace una valoración positiva global de los plásticos biobasados y biodegradables se olvida con frecuencia que para su fabricación se consume también energía de generación fósil. Desde la siembra de materias primas renovables, pasando por la cosecha, el transporte, la fermentación, etc. Por ello, es imprescindible siempre tener en cuenta todo el ciclo de vida de un producto, ya que sólo de este modo pueden realizarse comparaciones del balance ecológico con base científica y emitirse afirmaciones fundadas sobre la sostenibilidad de un producto.
Un tema muy discutido actualmente es si las superficies agrícolas deben usarse para otra cosa que no sea la producción de alimentos. También aquí debe hacerse una consideración diferenciada. El Prof. Dr. Ing. Christian Bonten, del Institut für Kunststofftechnik de la Universidad de Stuttgart, considera infundados los temores de que se produzcan escaseces de alimentos debido al uso de hidratos de carbono para bioplásticos. "Aquí se confunde el hecho de que la necesidad de energía mundial no puede cubrirse con las fuentes de hidratos de carbono vegetales, con la necesidad muy inferior de hidratos de carbono para fabricar plásticos“, afirma el profesor Bonten. Según la asociación de fabricantes European Bioplastics, en el año 2011, para cubrir todo el consumo mundial de bioplásticos, sólo fue necesario un 0,05% de superficie agrícola útil en la Unión Europea. Además, para la fabricación de bioplásticos, en parte ya se usan actualmente residuos de la explotación agrícola. Para evitar también a medio y largo plazo cualquier situación de competencia, tendría que ampliarse esta vía de materias primas. De modo similar se expresa Kristy-Barbara Lange, Responsable de Comunicación en European Plastics, en una entrevista con Messe Düsseldorf en mayo de 2012: "En el campo de las biorrefinerías se lleva a cabo una investigación y un desarrollo intensos, con lo que podrían incluirse materias primas de segunda generación como paja de cereales, paja de maíz u otros materiales con base de celulosa como fuentes potenciales.“ Si éstas se estableciesen, podría utilizarse una corriente de azúcares fermentables con base de plantas de cultivo no alimentarias, para producir energía, productos químicos y polímeros. De este modo se evitarían potenciales conflictos del uso de la tierra para producción de alimentos o materias primas.

Finalmente, debe constatarse que el avance de los bioplásticos, tanto biobasados como biodegradables, es imparable. En muchos ámbitos, los bioplásticos son ya actualmente una alternativa real a los plásticos convencionales y no puede seguirse manteniendo la consideración de que no serían (todavía) competitivos. No son una panacea para solucionar todos los problemas medioambientales, como también es demasiado prematura la visión global de los bioplásticos como la vía para proteger los recursos al 100%. Sin embargo, abren el camino hacia una era posterior al petróleo.

Para obtener información sobre los potenciales y oportunidades, nuevos desarrollos y aplicaciones innovadoras de bioplásticos, en K 2013 se encontrarán muchas posibilidades en los stands de los expositores. La feria especializada más importante del mundo para la industria de plásticos y caucho se celebrará del 16 al 23 de octubre de este año en Düsseldorf.  Además, del 17 al 19 de octubre, de 8.00 a 12.00 se organizarán los Bioplastics Business Breakfasts, seminarios de corta duración sobre temas seleccionados del sector.