Usos de los bioplásticos
Según European Bioplastics la producción global de bioplásticos es de alrededor de 2.2 millones de toneladas (datos de 2022), lo que representa menos del uno por ciento de las más de 390 millones de toneladas de plástico producido anualmente (Datos de Plastics Europe para 2021, Plastics – The Facts, 2022). Entre esos 2.2 millones de toneladas se contabilizan aproximadamente un millón de toneladas plásticos no biodegradables, pero biobasados, esencialmente polietileno (PE), poliamidas (PA) y tereftalato de politrimetileno (PTT). (Son plásticos que no se diferencian de los convencionales en nada salvo en la materia prima con la que están fabricados.) Están incluidas también algo menos de 100 000 toneladas de poli(butilen adipato-co-tereftalato), PBAT, polímero biodegradable, pero no biobasado: se trata de un poliéster aromático que se produce a partir de 1,4-butanodiol, ácido adípico y tereftalato de dimetilo de orígen petroquímico. Otros polímeros similares, biodegradables aunque no biobasados de menor producción son la policaprolactona y el poli(succinato de butilo).
Como se mencionó en una entrada anterior, los bioplásticos más relevantes son aquellos a la vez biobasados y biodegradables (en el sentido de compostables), que hemos llamado BioCom. Esta categoría excluye a los polímeros biodegradables, pero no biobasados (PBAT) y a los biobasados, pero no biodegradables (PE, PA, PTT). La producción anual global de bioplásticos mencionada antes, incluye 80 000 toneladas de films de celulosa regenerada (hay más tipos de celulosa industrial) y 400 000 toneladas de almidón termoplástico (thermoplastic starch, TPS) (Fuente: European Bioplastics). El resto de polímeros BioCom se reduce a unas 460 000 toneladas de poli(ácido láctico), PLA [no ‘ácido poliláctico’ como erróneamente se denomina con frecuencia], y unas 90 000 toneladas de polihidroxialcanoato, PHA. Hay polímeros emergentes que se espera que desempeñen un papel importante en el futuro, como el poli(etilen furanoato), pero por el momento la producción de BioCom se concentra en los cuatro indicados antes: celulosa, TPS y los poliésteres alifáticos PHA y PLA.
Es una producción aún muy corta si bien las proyecciones prevén un incremento sustancial en los próximos años. El principal bioplástico comercial es el poli(ácido láctico), que se sintetiza mediante polimerización de ácido láctico o sus ésteres, que a su vez pueden producirse biotecnológicamente utilizando materias primas como el almidón de maíz o la caña de azúcar. El almidón termoplástico, TPS, es una mezcla de dos polímeros, amilosa y amilopectina, ambos formados por una sucesión de unidades de glucosa y que mezclados con agua y plastificantes tales como glicerina o sorbitol se convierte en un material termoplástico. A pesar de su fácil obtención (a partir de cereales, leguminosas o patata) y de sus numerosos usos potenciales, el empleo industrial del almidón termoplástico se ve obstaculizado por su alta hidrofilicidad (causada por la presencia de grupos hidroxilo) y por sus limitadas propiedades mecánicas. Por este motivo se utiliza en mezclas con diversos rellenos y con otros polímeros, en particular con poliésteres biodegradables como el propio PLA o el PBAT.
Los usos teóricos de los bioplásticos son muy amplios si bien la mayoría de la producción actual se concentra en usos agrícolas, particularmente en la producción de película plástica para acolchados, así como en la fabricación de diversos tipos de bolsas y envases. Otra aplicación bien establecida es la producción de objetos de consumo biodegradables, que incluyen desde piezas de vajilla (cubiertos, tazas y demás) a partes de equipos electrónicos tales como placas de circuitos o carcasas de ordenador. En desarrollo existen diversas aplicaciones biomédicas, tales como la producción de grapas o suturas absorbibles o de cápsulas de liberación controlada (PolyActive de Afinitica). Finalmente, un campo con gran potencial de desarrollo es la industria del automóvil para usos tales como revestimientos, alfombras y otros elementos del interior de vehículos.
Los acolchados agrícolas son actualmente la principal aplicación de los bioplásticos. El primer uso del plástico en acolchados (y como cubierta de invernaderos) se produjo en los años cincuenta en Estados Unidos a raíz de los trabajos del profesor Emery Myers Emmert de la Universidad de Kentucky, que constituyeron el origen de la plasticultura.
Los acolchados cubren el suelo alrededor de las plantas, retienen humedad, regulan la temperatura del suelo e inhiben el crecimiento de plantas no deseadas (malas hierbas en la nomenclatura agrícola) con lo que incrementan la productividad. Con el tiempo se han desarrollado films de distinto espesor para cultivos diferentes, de colores distintos para influir en la temperatura del suelo y se han mejorado los métodos de instalación y manejo de los films de acolchado, pero el tradicional (y barato) film de polietileno tiene el inconveniente de que es difícil (generalmente imposible) de recuperar completamente tras el cultivo. Esto se debe a que se rompe fácilmente por su reducido espesor que puede ser tan fino como 60 micras. Además, su uso es incompatible con algunas operaciones de cosechado mecánico.
Los acolchados biodegradables son productos que se desintegran en la tierra al finalizar el período de cultivo, lo que evita la necesidad de retirar y reciclar acolchados hechos con plásticos convencionales con sus consiguientes gastos de recogida y tratamiento de residuos (complejo porque son residuos muy mezclados con tierra y restos de cultivos) así como la contaminación del suelo por fragmentos de plástico. Los acolchados biodegradables deben de cumplir a norma EN 17033 – Plásticos – películas de acolchado biodegradables para su uso en la agricultura y la horticultura, norma que se complementa con los requisitos para acolchados convencionales que deben de recuperarse tras su uso (EN 13655). Los acolchados biodegradables comerciales están compuestos por polímeros biodegradables que cambian según el fabricante y que contienen TPS, PLA y PBAT, además de plastificantes, aditivos tales como filtros ultravioleta, antioxidantes, colorantes y diversos rellenos. A esta categoría pertenecen Ecovio de BASF, una mezcla basada en Ecoflex (PBAT) y PLA y los acolchados basados en Mater-Bi de Novamont, un material cuya versión más usada contiene TPS y PBAT (aunque bajo el nombre Mater-Bi se incluyen otras formulaciones). Estos materiales tienen actualmente una cuota de mercado reducida, de un 5% del total del mercado de acolchados, que en Europa asciende a más de 100 000 toneladas si bien se espera que su uso siga una tendencia creciente, con crecimientos del mercado global estimados en algo menos del 10% anual hasta 2030.
Las bolsas, envases y materiales de embalaje biodegradables están hechos de los mismos biopolímeros ya indicados, que pueden combinarse con diversos materiales naturales capaces de descomponerse fácilmente tales como papel, cartón y fibras naturales. En general este tipo de producto solo se degrada correctamente en instalaciones de compostaje industrial según define la norma armonizada EN 13432, que establece los criterios específicos que deben cumplir envases y embalajes para su valorización mediante compostaje. Además, las bolsas ligeras pueden ser compostables en instalaciones domésticas si cumplen los requisitos de la reciente norma EN 17427. La composición de estas bolsas ligeras es también una combinación de los biopolímeros ya mencionados, TPS, PBAT, PLA y diversos aditivos. Finalmente, los biopolímeros se utilizan para elaborar una serie de objetos que incluyen cubiertos, platos y vasos compostables (en cualquier caso sujetos a la Directiva UE 2019/904 relativa a la reducción del impacto de determinados productos de plástico en el medio ambiente).
Es importante resaltar que no todos los bioplásticos se biodegradan y los que lo hacen solo se degradan correctamente en instalaciones de compostaje industrial. Un bioplástico, aunque sea biodegradable y no simplemente biobasado, que se abandone en el medio ambiente puede permanecer sin degradarse años o décadas, por lo que su uso no debe de trivializarse. Finalmente, es importante que los consumidores puedan distinguir los bioplásticos compostables (que se compostan junto con los biorresiduos) de los plásticos convencionales (entre los que hay que recordar que solo se reciclan los envases) con el fin de evitar mezclas que dificulten o imposibiliten su correcto reciclaje.