Hacia un Plástico + ECO-LOGICO.

Los PLÁSTICOS han sido hasta el momento, y por definición, un conjunto de polímeros sintéticos derivados fundamentalmente del petróleo, que gracias a sus propiedades y versatilidad han conseguido extenderse prácticamente a cualquier ámbito de nuestras vidas, nuestros sistemas productivos e incluso nuestra economía.

Los plásticos son de hecho la segunda aplicación más usada del petróleo, del que se llevan cerca del 4% de su producción, consumiéndose más de 265 millones de toneladas al año en todo el planeta, con una producción que presenta un crecimiento anual promedio del 5% durante las dos ultimas décadas.



Todos los seres humanos hacemos uso del plástico a diario, y de hecho es tan común que incluso nos podría servir como indicador para medir el nivel de "riqueza de un país". Usan plástico desde las personas que viven en los países más pobres, que consumen cerca de 30 kg/año por habitante, hasta un alemán, que consume 140 kg/año, o un español, que consume 115 kg/año. Todos somos plástico - dependientes, y nuestra dependencia crece año a año a un ritmo del 4% de incremento en este consumo.

El plástico es algo tan habitual en nuestras vidas que es prácticamente imposible que estemos en un sitio y no tengamos algo hecho de plástico a la vista.

Es tal la incursión del plástico en nuestras vidas, que se ha convertido en un sector de la economía muy importante para prácticamente cualquier país. En España, por poner un ejemplo, el sector del plástico factura unos 13.800 millones de Euros al año, suponiendo cerca del 2,1% del PIB (producto interior bruto) del país, un nivel de impacto económico que también podemos ver en Europa, donde el sector mueve unos 307.000 millones de euros al año, y eso sólo entre industrias productoras y transformadoras, sin tener en cuenta el sector del reciclaje, que no suele formar parte de estas cuentas.


El impacto ambiental del plástico.

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Desde el punto de vista de su origen, la mala noticia es que el plástico proviene del petróleo en su mayor parte, y éste se está acabando. Su principal fuente de suministro es no renovable y cada vez más escasa y cara, un aspecto especialmente importante si tenemos en cuenta lo extendido que está su uso y la importancia de su utilización en miles de aplicaciones distintas.

Desde el punto de vista de su final de vida útil el problema viene dado por el enorme volumen generado, su concepción como producto de "usar y tirar" en muchos de sus usos, y su persistencia en el medio.

Por un lado hay que tener en cuenta que una gran producción de plásticos lleva asociada una gran producción de residuos. En Europa, de las 46,4 millones de toneladas consumidas en 2010 se destinaron a residuos unas 24,7 millones de toneladas, lo que supone un 53% aproximadamente, y esta generación experimenta un crecimiento aproximado del 2,5% anual (algo por debajo del incremento en el consumo).

Sectores como el de envases y embalajes, que consume cerca del 40% de los plásticos transformados en Europa, contribuyen a este alto volumen en la generación de residuos, que no se corresponde con el largo periodo de vida útil que supuestamente tiene este material. Dicha generación se ve asociada además a una gran variabilidad de familias, clases de plásticos, aditivaciones y características distintas, lo que en muchas ocasiones dificulta su reciclaje.

La gestión de los residuos plásticos es, aún hoy, una gestión inmadura. De las 24,7 millones de toneladas generadas en Europa, el 42% tuvo como destino final el vertedero, el 33,8% la incineración con recuperación energética o la coincineración (uso como combustible alternativo en procesos productivos como el cementero) , y el 24,1% el reciclaje de este residuo, aunque en este último punto se deber tener en cuenta la predominancia del reciclaje mecánico y la pérdida de valor ante la ausencia de una correcta segregación total de los residuos plásticos.

En el caso de los envases y embalajes, que los cívicos ciudadanos depositamos en sus correspondientes contenedores amarillos (y que suponen el 66% aproximadamente de los residuos de envases y embalajes generados), sólo la mitad de ellos son destinados a reciclaje, mientras que la otra mitad se destina a incineración o coincineración con recuperación energética.

Fuente de origen propia.

Por otro lado debe considerarse su biodegradabilidad, o mejor dicho, su práctica ausencia de esta propiedad, que lo convierten en uno de los materiales más persistentes en el medio ambiente, lo que en el caso de que estemos hablando de un residuo, es una muy mala propiedad

Los plásticos se degradan muy lentamente, y esto hace que todos aquellos que no son debidamente gestionados, puedan acabar dispersándose por el medio y generando daños en los ecosistemas, ya sea por ingestión, por ahogamiento, o por liberación de alguno de sus aditivos químicos (cargas, colorantes, plastificantes, etc) que pueden resultar muy tóxicos.

Ampliamente conocido es por muchos el problema que estos plásticos suponen cuando llegan al mar y los océanos, formando buena parte de las aproximadamente 10 millones de toneladas de basuras que se vierten cada año a ellos. Allí los plásticos pueden estar durante cientos de años, e ir degradándose por erosión en pequeñas partículas que entran a formar parte incluso de la cadena trófica.

Y aunque es cierto que la famosa isla o continente de plástico que muchos promulgaban hasta hace poco no existe, según explicaba el artículo publicado por miembros de la Expedición Malaspina en julio de este año, si que es un hecho, demostrado por esta misma expedición, que el plástico es un problema en los océanos

El 88% de las más de 3000 muestras recogidas por la Expedición Malaspina contenían algún residuo plástico, y en los giros oceánicos (zonas donde no existen corrientes marinas) se han detectado hasta cinco grandes acumulaciones de plásticos, con densidades máximas de hasta un millón de partículas de plástico por kilómetro cuadrado, la mayoría de diámetros inferiores a 1 cm, lo que supondría hasta 2,5 kg de plásticos por kilómetro cuadrado.

Gráfico procedente del artículo "Plastic debris in the open ocean", publicado en PNAS en julio de 2014

Así, el carácter de recurso no renovable de los plásticos, su aún bajo nivel de reciclaje, o su escasa biodegradabilidad, y los problemas ambientales que esto genera por una mala gestión de su final de vida útil, han puesto en el punto de mira a este valioso material.

Sin embargo, convertir al plástico en el Enemigo Público Nº1 tampoco parece ser la solución más inmediata a su impacto ambiental y su agotamiento como recurso no renovable. 

Son muchas las campañas que se han sucedido por parte de diversos organismos e instituciones en contra de este material y de algunos de sus productos, algunas de ellas con bastante éxito en cuanto al grado de penetración y de concienciación alcanzado, pero en muchas ocasiones con pocas o escasas alternativas o propuestas viables.

Campañas como la llevada a cabo en los últimos años para acabar con las bolsas de plástico son, bajo mi punto de vista, de dudoso fundamento y eficacia, si atendemos a un análisis del ciclo de vida realista de estos productos (sobretodo para aquellos que las reutilizábamos varias veces hasta que pasaban a ser la bolsa de la basura). 

Realmente, para lo único que sirven estas campañas es para producir bolsas de compra mas resistentes, pero también más contaminantes, y continuar consumiendo bolsas de basura mucho más contaminantes que las anteriores. Eso sí, en esta ocasión, tanto las bolsas de la compra como las bolsas de la basura las abona el consumidor con dinero de su bolsillo... ¿quién gana con el cambio, el medio ambiente?

La realidad nos tiene que llevar a otros derroteros que realmente se fijen objetivos de sostenibilidad y gestión adecuada de este recurso, tan valioso dentro de nuestras vidas, más allá de frivolidades sin fundamento, ni operaciones propagandísticas por parte de lobbys y grupos sectoriales que no ven más allá de la oportunidad de venta o de la publicidad sin sentido.


EL ORIGEN "BIO" DEL PLÁSTICO.

Una de las principales líneas de trabajo que está surgiendo en los últimos años es la del uso de materias primas renovables para la fabricación de plásticos, fundamentalmente de origen vegetal, dando lugar a los conocidos como bioplásticos, unos plásticos que tienen así un origen ambientalmente más amable y un carácter de mayor sostenibilidad, disponiendo incluso de una huella ecológica y de carbono menor.

Sin embargo, la existencia de los biopolímeros no es una novedad en el mundo. Entre los bioplásticos "de toda la vida" están muchos de los derivados de la celulosa, como el celofán, un polímero obtenido a partir de la regeneración ácida de la celulosa contenida en las soluciones de viscosa que por su aspecto y propiedades resulto, en su momento, ser un material muy interesante para el uso en envolturas

También está dentro de esta categoría el rayón, una fibra muy utilizada en la fabricación textil, que sigue un proceso de fabricación similar al celofán, y que por lo tanto tiene la consideración de biopolímero o fibra natural, ya que su base es la celulosa.

A pesar de esto, la suerte de los antiguos biopolímeros ha sido dispar y muchos, como el celofán, se han visto sustituidos por derivados del petróleo, que los han ido desplazado progresivamente por otros materiales con "mejores propiedades" y sobretodo mejores precios.

Sin los derivados de la celulosa, primeros biopolímeros desarrollados por el hombre, hoy en día poco se podría decir de la industria cinematográfica, que debe mucho al acetato de celulosa.

Es cierto, no obstante, que las últimas décadas están dando lugar al resurgir de los biopolímeros, y que estos empiezan a tener un hueco en el mercado, gracias a sus cada vez mejores prestaciones y a un petróleo que poco ha poco ha ido perdiendo su competitividad y fiabilidad.

Foto de: greenboxhouse via photopin cc
Algunos bioplásticos como el PLA (ácido poliláctico), ya llevan a sus espaldas un buen recorrido. Desarrollado por Cargill en 1987, el PLA entró en producción industrial cinco años más tarde, y actualmente es desarrollado por varias compañías que han conseguido ya altos pesos moleculares y procesos de producción en continuo y de bajo coste. 

Este bioplástico se sintetiza a partir del almidón, procedente de cultivos como el maíz, que tras fermentase para generar ácido láctico, se esterifica para dar ester de dilactato (lactida), el cual, mediante un catalizador, abre el anillo y permite generar cadenas poliméricas.

El PLA es un poliester similar al PET (Tereftalato de polietileno) aunque con una menor estabilidad termo-mecánica y de carácter más biodegradable. El hecho de que el monómero que lo forma sea un estereoisómero, hace que los avances producidos hoy en día en su formulación con unos u otros isómeros (D o L), permitan la obtención de polímeros termoplásticos que tienen distintas propiedades (cristalinidad, elasticidad, temperatura de fusión, etc), y por lo tanto distintas aplicaciones.

De hecho, las mejoras obtenidas en los últimos años en su formulación, así como su uso junto a otros polímeros, han permitido extender exponencialmente el número de campos en los que se usa este plástico, con aplicaciones que van desde las reconstrucciones óseas en medicina, hasta los envases de plástico, donde ahorra hasta un 30% de empaquetado respecto al PET, aunque con ciertas limitaciones en cuanto a la temperatura y su uso con determinadas bebidas, debido a su mayor permeabilidad al agua y el oxígeno.

Del almidón proceden, de una u otra forma, un buen número de los bioplásticos que hay hoy en día en los mercados a escala comercial, lo que está generando ya una polémica directamente referida a la afección que estos usos podrían tener sobre los recursos destinados a la alimentación, al igual que sucedía con los biocombustibles (y que ya comentamos en el artículo sobre los Biocombustibles de primera generación en este mismo blog).

Destaca entre el resto, por su pujanza en los últimos años, el PSM (Plastarch Material), una resina producida a partir de la transformación enzimática directa del almidón y la celulosa para dar lugar a un polímero termoplástico impermeable y resistente a los cambios de temperatura y a los disolventes orgánicos, que además es totalmente biodegradable en su composición original (sin mezclar con otros derivados del petróleo)

El PSM es un bioplástico presente en los mercados aproximadamente desde el año 2005 que está ganando cada vez más adeptos gracias a unas propiedades muy parecidas a las de otros plásticos clásicos como el polipropileno (PP), lo que permite su procesado sin realizar grandes cambios en los procesos. 

En general, los plásticos derivados del almidón presentan una densidad superior a la mayoría de los termoplásticos, con una temperatura de reblandecimiento bastante alta, aunque una baja resistencia a disolventes y aceites, siendo además sensibles al agua, lo que limita sus aplicaciones a largo plazo en determinados campos en los que se requiere una larga vida útil. Sin embargo, el potencial de mejora mediante su combinación con otros plásticos y bioplásticos, como por ejemplo el PLA, con el que combina muy bien sus propiedades, les augura un buen futuro como bioplásticos.


Vaso de PSM - Photo by: Aaron Bihari en Flickr.

Además de los vistos, otros bioplásticos también están teniendo un desarrollo interesante en los últimos años, y en ellos las bacterias vuelven a presentarse como las aliadas perfectas del ser humano: Los Polihidroxialcanoatos (PHAs)

A diferencia de los otros bioplásticos vistos, en los que el origen natural es para el monómero (que luego se ha de polimerizar químicamente), los PHAs son poliésteres alifáticos producidos en una sola etapa por las propias bacterias, bioplásticos producidos por distintas bacterias directamente como respuesta a determinadas situaciones de estrés ambiental (en ausencia de determinados nutrientes) y que hacen las funciones de reservorio para las mismas, por lo que son totalmente biodegradables.

Como PHAs se producen actualmente ya polímeros como el Poli-3-Hidroxibutirato (PHB), que es el de cadena más corta obtenido hasta el momento y el producido a mayor escala por la industria, así como el  Poli 3-hidroxivalerato (PHV), y algunos copolímeros como el Poli 3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato (PHBV) o el Poli 3-hidroxibutirato-co-3-hidroxihexanoato (PHBHx)

Los PHAs presentan una elevada polimerización y comparten propiedades extraordinariamente interesantes, como su insolubilidad en agua, su biocompatibilidad o sus propiedades piezoeléctricas, entre otras. Sin embargo, su mayor barrera actualmente, son los costes de producción a gran escala.

En este sentido, es posible que el desarrollo de la ingeniería genética, el control alcanzado en los procesos de síntesis bacteriana, así como la utilización de sustratos de bajo coste o incluso residuales, que permiten reducir los costes de producción, permitan en un futuro cercano que estos bioplásticos tengan un mayor protagonismo.

De hecho, estoy seguro que la Ingeniería Genética nos dará grandes sorpresas en los próximos años, y es previsible que en breve empecemos a enterarnos de avances en el re-diseño de bacterias como E.Coli para permitir una producción mucho más eficiente de PHB, o en la creación de cultivos transgénicos capaces de llegar hasta rendimientos de producción del 10%, como por ejemplo la colza transgénica.

Como puede observar el lector, las opciones existentes son cada vez más diversas, y las características que están empezando a adquirir estos bioplásticos cada vez más competitivas, frente a las que presentan los derivados petrolíferos clásicos, lo que convierte el mercado de los bioplásticos en un mercado al auge con cada vez más adeptos.

Tal es así que a la moda de los bioplásticos se empiezan a pasar incluso los plásticos tradicionales, derivados del petróleo, tales como el Polietileno (PE), que ahora ven en los recursos naturales renovables una posibilidad de subsistencia en el largo plazo manteniendo sus aplicaciones.

De hecho, ya podemos ver en el mercado el que muchos denominan como "polietileno vegetal", sobretodo en el sector de los envases, y que no es más que un polietileno cuya materia prima original, el etileno, en vez de provenir del petróleo, proviene de la fermentación de azúcares de origen vegetal (generalmente caña de azúcar). 

Lo mismo ocurre con otros plásticos como las poliamidas (PA), que el lector identificará mejor como el nylon, o el tereftalato de polietileno (PET), que conservando sus características íntegras, han cambiado su origen para ser "bio", proviniendo sus monómeros de reacciones de fermentación o transformación química de una base natural.


BIODEGRADABILIDAD: El otro CABALLO de BATALLA.


photo credit: the@w00d via photopin cc
Otro de los aspectos en los que se está trabajando desde hace tiempo es en la biodegradabilidad de los plásticos, tanto de aquellos derivados del petróleo como de aquellos derivados de materia prima vegetal, pues no todos los bioplásticos tienen por qué ser biodegradables o compostables, y no siempre son conceptos que van de la mano, prestándose en muchas ocasiones a un uso fraudulento que ciertos fabricantes utilizan junto al término "bio" para hacer "greenwashing" y engañar al consumidor... al fin y al cabo todo es biodegradable si se aplica el tiempo suficiente.

En plásticos NO todo lo "bio" es bio-degradable.

La biodegradabilidad es una propiedad que se da en los polímeros, tanto por exceso como por defecto, y es uno de los caballos de batalla de la industria de los plásticos actualmente. 

Un exceso de biodegradabilidad, como el que se da en alguno de los bioplásticos que hemos visto, hace que se presenten problemas de cara a determinados usos en los que no pueden entrar a competir por su escasa durabilidad o compatibilidad. Por otro lado, una escasa biodegradabilidad permite alargar la vida útil del plástico pero, como hemos visto, lo termina por convertir en un problema ambiental cuando se convierte en un residuo.

Para incrementar la biodegradabilidad de algunos termoplásticos, y esencialmente de los conocidos Polietileno (PE) y Polipropileno (PP), la industria del plástico puso en el mercado en los años setenta los plásticos oxobiodegradables, una solución que sin embargo no termina de encontrar un mercado definitivo y que, de hecho, algunos países como Alemania han prohibido.

Fuente de origen propia.
Los plásticos oxobiodegradables son plásticos normales que presentan en su formulación una cierta carga de sales no metálicas que son oxidantes y que, en presencia de oxígeno, permiten oxidar los polímeros plásticos y degradarlos hasta conseguir cadenas más cortas y monómeros que, en principio, sería posible asimilar de forma natural. El tiempo de degradación es variable y se controla no por la carga de sales añadida, sino por la carga de antioxidantes que se agreguen (estabilizadores de UV y de oxidación) y que con su desaparición progresiva van permitiendo la degradación del plástico.

El problema de estos plásticos oxobiodegradables es la inexistencia actualmente de una vía propia de tratamiento y la incompatibilidad en muchos casos con las existentes:

  • Para su degradación los plásticos oxobiodegradables precisan de oxígeno (aire libre), por lo que su destino a un vertedero los convierte en plásticos normales, no degradables, al quedar confinados en celdas sin aireación.
  • La velocidad de su degradación es variable, y normalmente se "programa" para periodos de unos 18 meses (si adoptamos las medias habituales utilizadas en las bolsas de plástico comerciales), por lo que su destino a otras líneas como compostaje tampoco es útil.
  • En caso de destinarse a reciclaje, la carga de sales afectaría a la degradabilidad del producto reciclado finalmente obtenido, por lo que los plásticos oxobiodegradables requieren de una correcta segregación si no se desea heredar sus propiedades.

Otro tipo de polímeros que hay que mencionar en esta sección son los polímeros solubles en agua, que muchos consumidores consideran en ocasiones biodegradables, dada su "desaparición" en el agua, pero que no en todos los casos es así.

Un ejemplo sería el Alcohol de Polivinilo (PVOH) que podemos encontrar en las cápsulas de jabón para la ropa o el lavavajillas que venden algunas marcas. Si bien estos envoltorios "desaparecen" en nuestras máquinas de lavado, esto no significa que el producto se degrade, sino que sólo se disuelve, precisando en cualquier caso de la actuación de bacterias muy específicas para su posterior degradación. 

En cualquier caso, que un plástico sea biodegradable debería implicar la posibilidad de descomponerse por su reacción con el medio natural,  a través de las vías existentes de degradación natural, tanto aerobias como anaerobias, sin necesidad de que medien reacciones químicas intermedias no espontáneas, y generando compuestos en su degradación que puedan integrarse dentro del ciclo natural sin deteriorarlo.

Para complementar este apartado también tenemos que tener en cuenta la incursión en el mercado de los plásticos "compostables", que se definen como aquellos que son capaces de degradarse completamente dentro de las condiciones que se dan en un proceso de compostaje de la materia orgánica, pudiendo así cerrarse el ciclo de vida de los mismos e integrarse dentro del tratamiento que se debería dar a todos los residuos orgánicos.

Los plásticos compostables van un paso más allá de la biodegradabilidad, y pretenden devolverse a la naturaleza como nutrientes de la misma, por lo que debe asegurarse que cumplen, en cualquier caso, con lo establecido en las normas internacionales (UNE) EN 13.432 y EN 14.995.

La otra cara de la moneda se da cuando el plástico que se tiene es "demasiado biodegradable", algo que se da en algunos bioplásticos y que hace que estos presenten problemas de estabilidad y una vida útil demasiado breve.

Evidentemente la tendencia normal debería ser la de buscar en primer lugar la aplicación más adecuada para cada tipo de plástico atendiendo a sus características y vida útil. 
No es necesario utilizar un polietileno de baja densidad, que dura una media de 500 años, para embolsar la fruta que pesamos en el supermercado, cuya vida útil apenas va a superar una o dos horas.

Una vez superado este primer escalafón, y si se quiere incrementar la vida útil de los plásticos biodegradables, el "problema" se resuelve en muchas ocasiones mediante la aditivación de ciertos compuestos que incrementan su estabilidad o modifican sus propiedades, o por su mezcla con otros polímeros que les otorgan dicha estabilidad.

En estos casos, el riesgo que se corre en muchas ocasiones es el de perder el carácter de "bio-compatibilidad" del producto, o bien incluyendo aditivos que presenten características tóxicas para el ambiente, o bien convirtiéndolo en un plástico que ha perdido totalmente sus características biodegradables, lo que lo convierte en un plástico común.


UN MOVIMIENTO IMPARABLE

La cultura del cambio hacia los bioplásticos y la reducción del impacto ambiental de los polímeros es, en cualquier caso, un movimiento imparable. La producción mundial de bioplásticos llega ya hoy en día a las 1,5 millones de toneladas, lo que supone una cifra de negocio de 4.400 millones, liderada por los plásticos no biodegradables de origen natural, y la previsión para 2016 cifra un incremento del 500% con un volumen de producción previsto de más de 5 millones de toneladas.

Países como Tailandia tienen programas propios orientados a convertir al país en referencia mundial en la producción de bioplásticos, aprovechando su elevada riqueza natural y el potencial productor. De hecho, la Agencia Nacional de la Innovación Tailandesa ya planteaba en 2008 una hoja de ruta para favorecer la adquisición y desarrollo de nuevas tecnologías, y esta política de promoción ha conseguido convertir ya al país en una referencia en Asia para la generación de biopolímeros.

La Comisión Europea ha definido el mercado de los bioplásticos como uno de los mercados líderes del futuro, y cree que es necesario potenciar y acelerar su crecimiento, aunque las políticas en este sentido han sido hasta el momento escasas. En cualquier caso, el sector aún incipiente de los bioplásticos tiene previsto experimentar un crecimiento exponencial en los próximos años, y se prevé que Europa triplique su capacidad de producción de aquí al 2020.
photo credit: dullhunk via photopin cc
En el ámbito industrial destaca por su actuación pionera la multinacional Coca-Cola, que siempre ha mostrado una intensa preocupación por el impacto de sus envases, y que gracias a sus actuaciones llega ya a niveles de reciclaje de los mismos muy elevados, próximos al 72% en España.

Desde el año 2011, año en el que la compañía se asoció con Virent para promover el desarrollo y suministro de un bioplástico (bio-paraxileno) propiedad de esta última, y patentado bajo el nombre Bioform PX®, Coca-Cola ha focalizado buena parte de sus esfuerzos en convertir el PET de sus botellas en un PET de origen vegetal, alcanzando actualmente cuotas de sustitución del 30%, y con el ambicioso objetivo de llegar al 100% del PET con un origen natural para el año 2020.

Pero la iniciativa Plantbottle no se ha quedado en un proyecto única y exclusivamente de Cola-Cola, y de hecho se ha convertido ya en una misión global emprendida por otros gigantes del mercado como Heinz, Ford, Nike o Proctor & Gamble, que entra dentro de una interesante red inter-relacionada de sinergias promovidas por el propio Virent, buscando entre otros objetivos dar el salto del derivado del petróleo al derivado natural a escala industrial no sólo para los bioplásticos, sino también para lo biocombustibles.

Resulta evidente que estos son los primeros pasos, pero son pasos de gigante dirigidos en una buena dirección que nos permitirán dejar de depender del petróleo para la producción de nuestros plásticos. 

Si conseguimos unir este hito de generación por fuentes renovables a la posibilidad de gestionar de forma adecuada nuestros desechos y que estos tengan un final de vida útil que permita su reciclaje, su re-aprovechamiento como combustible o su devolución al medio ambiente mediante compostaje, conseguiríamos cerrar el ciclo de este valioso material, evitando que se convierta en un residuo recalcitrante y peligroso para el medio ambiente.



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