Plásticos con etiqueta ecológica

Según el informe presentado en 2002 por el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), se desechan unas 7 toneladas diarias de residuos en el mundo. De éstas, un promedio del 12,5% pertenece a plásticos en sus distintas formas. La problemática de los residuos plásticos crece a causa del incremento mundial de su producción y consumo.

El agotamiento de la capacidad de los vertederos, agudizado por el gran volumen y resistencia a la degradación de los plásticos, los diversos impactos biofísicos de su acumulación en el entorno como la disminución de la producción de las cosechas, de la pesca, de los sistemas de irrigación de los cultivos, etc., y el hecho de que el 99% del total de plásticos se produce a partir de combustibles fósiles, ha aumentando la presión sobre las ya limitadas fuentes no renovables. El polietileno depositado en los suelos, incluso en cantidades mínimas, está alterando a la Tierra, ya que al ser derivado de fuentes fósiles, y por lo tanto una sustancia artificial, altera las propiedades fundamentales del suelo contribuyendo así al efecto invernadero.

Los plásticos biodegradables proporcionan una posible solución a este problema ya que, por un lado, podrían desviar parte del volumen de plásticos de los vertederos a otros medios de gestión de residuos, y por el otro, contribuirían a la preservación de los recursos no renovables.

Actualmente, las resinas empleadas en la fabricación de plásticos biodegradables son de dos categorías: naturales y sintéticas. Las resinas naturales (o biopolímeros) tienen como base recursos renovables tales como el almidón y la celulosa, y los polihidroxialcanoatos (PHA) producidos por microorganismos. Otros polímeros, como las proteínas y las pectinas pueden también utilizarse, potencialmente, para desarrollar plásticos y polímeros biodegradables. Los polilactidos (PLA), poliésteres alifáticos formados por polimerización del ácido láctico, se incluyen generalmente en esta categoría ya que el monómero puede producirse por fermentación.

Sin embargo, debemos distinguir entre plásticos biodegradables "verdaderos", que se descomponen en sustancias no tóxicas tales como dióxido de carbono y agua, y los plásticos biodestructibles. Estos últimos están constituidos por polímeros derivados del petróleo que incluyen mezclas de almidón degradable. En este caso, lo único que se disgrega en el medio ambiente es su componente de almidón dejando el polímero sintético inalterable detrás.

Probablemente el primer paso que permitió pensar en los plásticos de origen bacteriano fue el dado por el Instituto Pasteur de Francia en 1926, cuando se descubrió que la bacteria conocida como Bacillus megaterium podría producir poliéster. Sin embargo, sólo la crisis del petróleo de 1973 obligó a la industria plástica a buscar una fuente alternativa y, desde entonces, han proliferado los estudios en torno a esta opción.

En la década de los 80 la compañía química inglesa (ICI) empezó a desarrollar el tema. En un principio sus aplicaciones fueron muy limitadas debido a su menor resistencia y su elevado costo. Actualmente ICI produce verdaderos bioplásticos que van desde el polietileno flexible al polipropileno rígido y su precio se redujo de una relación equivalente a 1 en 25 con respecto al plástico tradicional a una relación de 1 en 1,5. El grupo ICI opera actualmente en una red mundial de 152 fabricantes y distribuidores localizados en 37 países. Sus ventas para el 2003 fueron de 3.000 millones de dólares.

Así, en más de dos décadas en las que varias entidades y empresas se han centrado en estos estudios, unos más exitosos que otros, se han desarrollado polímeros con base en materias primas renovables. En gran parte de dichas investigaciones, uno de los factores predominantes era el de producir polímeros biodegradables relativamente menos costosos. En 1982, cuando se produjo el primer biopoliéster de uso comercial, el kilogramo valía 1.600 dólares y actualmente, luego de muchos trabajos acerca de su producción, se llegó al precio de 2 dólares el kilogramo. Y aunque todavía es más barata la materia prima derivada del petróleo, las leyes de la economía presagian que este combustible fósil se irá encareciendo a medida que disminuya su extracción.

Varios estudios han coincidido en la predicción de una tasa de crecimiento anual de aproximadamente el 30% para esta década, en Europa y en los Estados Unidos, para los polímeros biodegradables de origen natural. Actualmente se podría considerar que casi un 18% de los plásticos producidos podrían llegar a ser biodegradables. El crecimiento del mercado se ve favorecido por las autoridades, los consumidores ecológicos y los grupos activistas del medio ambiente. En consecuencia, muchas compañías en el mundo se están apresurando a desarrollar tecnologías novedosas, a la vez que despliegan estrategias de mercado complementarias.

Triunfos y fracasos
Tal vez, uno de los fracasos más sonados recientemente fue la tecnología desarrollada por Bayer que, después de haber presentado su plástico biodegradable "BAK" en la feria K'98, suspendió a principios de 2001 su producción y comercialización. La empresa consideró que dicho producto no tenía el mercado suficiente y que los materiales biodegradables iban convirtiéndose progresivamente en un negocio especial. Sin embargo, actualmente sólo en Alemania más de 60 empresas se dedican a la fabricación y desarrollo de nuevas tecnologías en plásticos biodegradables.

No sólo los industriales son compradores de plásticos biodegradables para los envases y los objetos desechables de la vida de cada día. Muchos de los resultados de estos estudios se han aplicado en otra clase de productos. En 1999 la empresa Noduk GMBH presentó en la feria de inventores "IENA" celebrada en Nuremberg, los primeros féretros de plástico del mundo, que ofrecen notables ventajas en comparación con los de madera. Por ejemplo, la caja de polímero no sólo es biodegradable, sino que además acelera el proceso de putrefacción de su contenido, gracias a un refinado sistema de ventilación.

En 2001 la empresa estadounidense Eastman Chemical Company presentó los llamados "tees" o clavos de plástico donde se coloca la bola de golf, elaborados con un polímero con base en cereal y fabricados por el método de moldeo por inyección. Según la empresa ese material no se descompone en cuanto se humedece, sino después de su uso y en el entorno de compostaje de la tierra. Ahí se desintegra aproximadamente con la misma rapidez que el papel, o sea, en el plazo de unas 12 semanas, transformándose en sus componentes naturales: biomasa, bióxido de carbono y agua.

Algunas investigaciones han apuntado a las materias primas agrícolas cuyo precio ha bajado considerablemente durante los diez últimos años y que pueden servir para elaborar plásticos biodegradables con características técnicas fiables y a un precio accesible. Varios programas están en curso en Francia, por ejemplo. El más avanzado es el de la azucarera de Erstein en Alsacia, el Instituto de Investigación para el Desarrollo de Marsella y la Universidad de Montpellier, que han puesto a punto una técnica de fabricación a partir del azúcar de betabel.

Igualmente se han desarrollado técnicas de fabricación de nuevos materiales biodegradables obtenidos a partir de cereales y almidón de trigo y aunque dichos trabajos dan paso a numerosas aplicaciones potenciales, el objetivo de las investigaciones en la actualidad es reducir los costos de producción, por un lado produciendo lo máximo de ácido láctico a partir de un mínimo de extractos de levaduras y, por otro lado, optimizando la polimerización del ácido láctico por proceso químico. El proceso industrial no recurre a la fermentación sino a una técnica mecanofísica que se está patentando y que el grupo de investigadores no desean desvelar.

Recientemente, otros países europeos como Italia y España han presentado los resultados de sus investigaciones. En Roma, un equipo científico del Departamento de Biotecnología de la Universidad de Milán ha conseguido un material basado en extracto natural de corcho, que se degrada en el medio ambiente en un plazo inferior a veinte días y sin emitir a la atmósfera de CFC (clorofluocarbonos). Los estudios hechos hasta ahora habían permitido obtener plásticos biodegradables en un porcentaje no superior al 60 por ciento, y siempre con emisión de CFC. El plástico conseguido por este grupo de científicos, se descompone en agua y dióxido de carbono y está considerado uno de los principales productos industriales de la próxima generación, en los que se emplearán derivados de los vegetales para sustituir a los procedentes de hidrocarburos.

En España, la empresa Soluble Film Packaging ya ha puesto en el mercado un sistema de plásticos que se disuelven en contacto con el agua, los llamados alcohol polivinílico o polietenol. Este polímero tiene una estructura parecida a la del polietileno. La presencia de los grupos -OH tiene efectos muy importantes. El más destacado es que el polímero es hidrófilo y por lo tanto, soluble al agua. El film Monosol/SFP está compuesto principalmente por resinas de polyvinilalcohol, plastificantes (glicerina, polioles), tensoactivos y agua. Se trata de un film ultradelgado y estable, que se disuelve tanto en agua fría como caliente, y que además protege al producto. Este tipo de plásticos se utiliza en productos domésticos como jabones y elementos de higiene personal, cocinas, quita grasas, bactericidas, productos para piscinas, herbicidas, etc.

Por otra parte, en Alemania, otros desarrollos se han hecho a partir de lignina, un residuo de la fabricación de papel. Anualmente, a consecuencia de la fabricación de celulosa, resultan unos 60 millones de toneladas de lignina en todo el mundo, de los que no se aprovechan hasta ahora más que una proporción ínfima. Apenas seis por ciento se transforman en material para aplicaciones relativamente simples. El resto se emplea en la generación de energía, lo que significa sencillamente que la mayor parte de la lignina se quema. "Arboform", es uno de los primeros plásticos basados en lignina. Éste fue desarrollado en el "Fraunhofer Institut Chemische Technologie" (ICT). Arboform se fabrica al mezclar la lignina con fibras naturales como lino, cáñamo u otras plantas de fibra; el compuesto se maniobra a altas temperaturas haciendo moldeados, placas o losas en las máquinas de proceso convencionales de los plásticos.

La masa granulada de "Arboform" se puede transformar en diversas piezas de forma, igual que un termoplástico, por ejemplo moldeándola por inyección. Se prevé que una de las aplicaciones de los productos de "Arboform" podría ser el acabado interior de vehículos. Al tener una expansión térmica idéntica a la de las chapas de madera noble que están de moda en la decoración interior de los automóviles se convierte en su sustituto ideal.

América Latina investiga y aplica
Actualmente la lignina también está siendo utilizada en estudios realizados en América Latina. El principal es el impulsado por la red de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo de Ecuador. En este caso, las investigadoras recurren a un hongo llamado "phanerochaete crysosporium", para que se coma y degrade la lignina. Mediante este proceso el hongo cambia su estructura química para que se pueda mezclar con los plásticos y así obtener un material más biodegradable. Este compuesto tiene la ventaja de que al degradarse genera compuestos más sencillos que facilitan su reciclaje en la naturaleza. Al comerse la lignina, el hongo genera una serie de enzimas que se encargan de modificar su estructura.

Para entender mejor este proceso, las investigadoras lo comparan con lo que ocurre en el organismo humano al ingerir los alimentos. Son las enzimas las que ayudan al ser humano a digerir los alimentos. Así, estos hongos también generan enzimas que ayudan a modificar a la lignina para que pueda mezclarse con los polímeros.

En Colombia la empresa Biopack está comercializando la tecnología aditiva oxo-biodegradable más eficaz, la familia TDPA (Totally Degradable Plastic Additive) de la empresa de origen canadiense EPI. La oxo-biodegradación es un proceso de dos etapas en el cual, primero el plástico es convertido por reacción con el oxígeno en fragmentos moleculares y segundo, estas pequeñas moléculas son biodegradadas, convirtiéndolas en dióxido de carbono, agua y biomasa.

Esta tecnología se basa en la introducción de una pequeña cantidad de aditivo (generalmente 3%) al proceso convencional de manufactura de productos de plástico. La adición de este producto cambia el comportamiento del plástico y su degradación comienza inmediatamente después de su fabricación y se acelerará cuando se expone al calor, luz o estrés.

El proceso es irrevocable y continúa hasta que el material se ha reducido a nada más que dióxido de carbono, agua y humus. No deja fragmentos de petro-polímeros en el suelo. Será consumido por bacterias y hongos después que el aditivo haya reducido la estructura de la molécula a niveles que permite a microorganismos vivos acceder al carbono e hidrógeno en ella contenidos. El material ha dejado de ser un plástico y se ha convertido en fuente de alimento. Puede entonces describirse como biodegradable. El costo adicional es mínimo o inexistente para producir productos con esta tecnología.

El tiempo que tardan estos plásticos oxobiodegradables en degradarse puede "programarse" en el momento de la producción y puede ser tan corto como unos cuantos meses o tan largo como unos cuantos años. Una de los rasgos más importantes de los polímeros con los que se fabrican plásticos oxobiodegradables es que, a diferencia del PVC, no contienen cloro-orgánico.

Los productos pueden fabricarse en plástico oxobiodegradable usando los mismos equipos que se utilizan para la fabricación de productos de plástico convencionales. No se requiere de inversión en maquinaria, equipos o entrenamiento del personal.

Los plásticos producidos con esta tecnología pueden compostarse y no necesitan ser enterrados para degradarse. Se degradarán en un ambiente normal. Este es un aspecto muy importante cuando de basura se trata, ya que gran cantidad de desperdicio plástico en la tierra o en el mar no puede ser recogido y enterrado. Son más fuertes y versátiles, pueden usarse en contacto directo con alimentos y se degradan igual o mejor comparados con los desechos plásticos normales, ya que una gran preocupación en países en vías de desarrollo es que se carece de una legislación y de las facilidades necesarias para lidiar con el incremento de estos desechos. En muchos de estos países, la disposición de los plásticos es a cielo abierto, mediante quemas no controladas y rellenos sanitarios. Las quemas a cielo abierto emiten contaminantes al aire, los cuales pueden causar problemas de salud.

Los procedimientos de las pruebas de degradación que superan los aditivos EPI están avaladas por métodos de la American Society for Testing and Materials (ASTM).

En Argentina, los investigadores del Área de Agroalimentos de la Facultad de Agronomía de la Universidad de Buenos Aires (FAUBA), hallaron la fórmula para obtener distintos tipos de plásticos teniendo como insumo principal a los remanentes agroindustriales y a una bacteria. Los científicos argentinos trabajan con becarios del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (Conicet), en colaboración con científicos de la Comisión Nacional de Energía Atómica y con grupos de Alemania, Japón e Italia.

Las investigaciones del Área de Agroalimentación de la Universidad de Buenos Aires empezaron en la década de los 90. Por un periodo de tres años, los científicos recolectaron distintas bacterias en el territorio argentino para seleccionar el microorganismo que "trabajara mejor". La bacteria elegida resultó ser la Azotobacter chroococcum. El paso siguiente fue poner el microbio en un medio de cultivo, donde se le alimentó con fuentes carbonadas y minerales.

En países como Inglaterra, esta bacteria es nutrida con glucosa, pero en los experimentos realizados en Argentina se reutiliza un desecho proveniente de la industria azucarera que es la melaza de caña, una especie de jarabe que se descarta luego de la extracción de azúcar.

Esta bacteria necesita estar bajo condiciones de "estrés" para actuar con mayor eficiencia. La falta de oxígeno o nitrógeno provoca que la bacteria acumule el poliéster como materia de reserva.

Posteriormente se rompe la pared bacteriana para extraer el poliéster acumulado, se purifica y calienta para transformarlo en plástico. Conociendo el camino metabólico, es posible regular la flexibilidad, rigidez y resistencia del polímero. Estas características dependen del monómero que se incorpore al medio de cultivo. Se analiza qué tipo de monómero tiene que inducirse para lograr determinadas propiedades como la resistencia a rayos ultravioletas, la rigidez, la densidad, entre otras.

Aunque ya se sabe cómo se sintetiza el polímero, faltan datos más específicos sobre la etapa de biodegradación. El poliéster se mezcla con un 10 por ciento de fibra vegetal para darle mayor resistencia, así que se está estudiando qué fibra se intercambia mejor con los polímeros.

Factibilidad, viabilidad y desafío
Después de revisar los pros y contras de los diferentes sistemas de tratamiento de residuos (reciclaje, compostaje, incineración y vertederos), el compostaje aparece como el tratamiento más adecuado para los plásticos biodegradables. Su viabilidad económica, no obstante, depende de la buena separación de los residuos por parte de los consumidores en contenedores diferentes (la mezcla de plásticos afectaría la calidad), y de la existencia de un mercado para el producto final que pueda hacerse cargo de los costes del proceso. Así pues, uno de los requerimientos necesarios es un claro etiquetaje que los distinga de los plásticos convencionales y una buena campaña de concientización y educación pública.

Además, los desafíos técnicos de los plásticos biodegradables necesitan un enfoque integrado del ciclo de vida que requiere una integración de las políticas, las regulaciones y los estándares. Es esencial superar los obstáculos de las regulaciones y estándares fragmentados existentes en muchos países y sobre todo en los países en desarrollo. Igualmente, debe tenerse en cuenta que en muchas partes del mundo el problema principal relacionado con los residuos plásticos es la sanidad en las zonas de recogida, más que su acumulación en los vertederos. Sin un proceso de educación, existe el riesgo de que los plásticos biodegradables se lancen en cualquier parte, con la falsa percepción de que serán asimilados por el medio.

Solo en caso de que se use el cubo de la basura apropiado merecerá la pena optar por la variante de material biodegradable, más cara que la de láminas de polietileno y polipropileno de larga duración.

El uso de plásticos biodegradables definitivamente ayudará a nuestras comunidades en la desviación de los desechos orgánicos de los tiraderos hacia el reciclaje. ¿Por qué? Porque por ejemplo, la recolección de los desechos orgánicos en bolsas biodegradables y que pueden convertirse en abono, dará también una opción a las comunidades que están considerando reciclar sus desechos orgánicos sin tener que hacer las fuertes inversiones de capital que se necesitan para recoger y separar los desechos sólidos orgánicos de los que no lo son.

Tener conciencia del ahorro en el costo global inherente al uso de productos biodegradables es cuestión de educación. Con el tiempo, las personas y los gobiernos llegarán a darse cuenta de las ventajas económicas a largo plazo de los productos biodegradables, en relación con la disposición de desechos sólidos. Aunque actualmente no hay ningún estudio realizado al respecto, se prevé que con los ahorros en el costo resultantes de la eliminación de la operación de "quitar la bolsa", durante los procesos de quema de basuras, por ejemplo, desaparece la diferencia en el costo global entre las bolsas de polietileno convencionales y las biodegradables.

La otra causa que inhibe el crecimiento del mercado de productos biodegradables puede resultar más difícil de superar. Todavía queda una gran desconfianza hacia los llamados productos "biodegradables" entre muchas personas que participan en la administración de desechos sólidos. Esta desconfianza se arrastra desde finales de los años 80 y principios de los 90, cuando varias compañías importantes de Estados Unidos introdujeron productos "biodegradables" en el mercado, incluyendo bolsas de basura y de desechos.

Cuando estos productos demostraron no ser lo biodegradables que se decían, los procuradores generales de diez estados entablaron demandas contra los fabricantes por declaraciones ambientales falsas o infundadas. Es en este punto, por lo tanto, donde las nuevas tecnologías se están enfocando para cumplir los estándares avalados por la "American Society for Testing and Materials" (ASTM).

Actualmente ya pueden encontrarse bolsas de supermercado, bolsas de basura, delantales, guantes, cobertores para uso agrícola y hortofrutícola hechos en plástico biodegradable. Más productos, como envolturas para cajas de cigarrillo y chicles, productos rígidos como botellas de plástico y vasos estarán disponibles en un corto plazo. En Europa, sobre todo en Alemania, el norte de Italia, Holanda y Escandinavia, la bolsa biodegradable es ampliamente utilizada en la recolección de desechos orgánicos. En gran parte de estos sitios está prohibido el uso de la tradicional bolsa de polietileno.

En definitiva, los plásticos biodegradables pueden ser reciclados o incinerados, su naturaleza no afecta ningún proceso de compostaje ni actividad en las que sean introducidos. Son capaces de llevar a cabo descomposición física, química, térmica o biológica de manera que los productos finales del compostaje serán dióxido de carbono, biomasa y agua.

El primer paso está dado. El segundo consiste en una educación global sobre el tema, en la concientización general sobre los beneficios que los plásticos biodegradables traerán a nuestro ambiente. No sólo se trata de la creación de sistemas de marcado en el que preferiblemente con colores o con un logo internacional se especifique la naturaleza de dichos plásticos, sino en la voluntad de todos para permitirles realizar su trabajo.