Todos los días se encuentran restos de plástico en los distintos ecosistemas del planeta; estos residuos son extremadamente dañinos para la naturaleza. Por esta razón, los desarrolladores y científicos han buscado alternativas y entre ellas han optado por acudir a los plásticos biodegradables.
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¿En qué consiste la biodegradabilidad?
Se trata de un proceso biológico en el que los productos o sustancias son completamente consumidos por organismos vivos (hongos y microorganismos), que luego se convierten en elementos químicos naturales y se vuelven a agregar al ciclo natural del carbono con millones de años de vida. Consulta el siguiente artículo para tener información más detallada sobre qué es un objeto biodegradable.
Hay dos tipos de procesos de degradación: en presencia de oxígeno (aeróbico) y en ausencia de oxígeno (anaeróbico). La diferencia principal entre los dos, es que cuando se produce en ausencia de oxígeno, esta genera biogás, principalmente metano, que es un gas de efecto invernadero que causa el calentamiento global de la tierra. Es el mismo gas producido por las vacas, los humanos y muchos otros animales.
Plásticos biodegradables
Estos plásticos biodegradables están diseñados para que los microorganismos puedan consumirlos, de tal forma que se degraden en los distintos ambientes sin deteriorar el medio ambiente.
Algunos plásticos tienen una base biológica, es decir, están hechos de materiales orgánicos de recursos renovables, como yuca, plátanos, celulosa, frijoles que contienen mucho ácido láctico, polisacáridos, polilactonas, ácido poliláctico, aceite de soja y almidón de papa.
Al final de su vida útil, solo pueden biodegradarse por la acción de microorganismos aerobios, de hecho, solo pueden degradarse en compost industriales o grandes, que alcanzan o mantienen altas temperaturas y tienen suficiente oxigenación.
No todos los plásticos de origen biológico se pueden biodegradar en poco tiempo. Existen tecnologías que pueden producir polímeros con las mismas propiedades que los plásticos a base de fósiles. Esta tecnología tiene como objetivo mantener buenas propiedades mecánicas y no se degradará en poco tiempo. Debido a sus propiedades mecánicas extremadamente pobres, los plásticos de base biológica no se pueden reciclar.
Hay una nueva generación de aditivos que utilizan tecnología enzimática anaeróbica, que puede descartar plásticos convencionales o de base biológica en vertederos de basura o rellenos sanitarios al final de su vida útil, que gracias a microorganismos presentes de forma natural en estos lugares, el plástico se comenzará a biodegradar de forma más acelerada.
La ventaja de estos aditivos, es que permiten que los plásticos sean reciclados, ya que no afectan su rendimiento original, y a diferencia de tecnologías como los aditivos que se degradan por oxidación, la exposición a la luz o al calor, es que se producen pequeños fragmentos de plástico que impiden su reciclaje.
Existe una norma en Europa que regula los elementos necesarios y lo procedimientos que permiten clasificar a un plástico como biodegradable y compostable, se trata de la norma UNE 13432. No todos los plásticos cumplen con estas características, es por ello que hay que verificar bien si cumplen con las normas antes mencionadas.
Tipos
Los plásticos biodegradables pueden estar fabricados de diversos materiales, entre los que se encuentran la fécula de papa, almidón de maíz y algunas sustancias químicas, dependiendo de su composición. Si quieres conocer más sobre los tipos de plástico te invitamos a que consultes este artículo: clasificación de los plásticos.
Convencionales
Están hechos de materias primas no renovables, como por ejemplo, el petróleo. No tienen capacidad de biodegradarse, es decir, no pueden usarse como alimento para ningún organismo. Según los informes de los ecologistas en acción, se liberan de los plásticos, se degradan únicamente con la radiación solar, pierden su resistencia y se rompen en partículas cada vez más pequeñas sin cambiar su composición química. Cuando su diámetro es inferior a 5 mm, reciben el nombre de microplásticos.
Convencionales con un poco de “verde”
Son plásticos convencionales hechos de materiales no renovables, y se agregan algunos aditivos que los ayudan a degradar. Ciertamente una vez que finalice su vida útil, es más probable que se rompan, pero no hay evidencia científica de que los microorganismos los consuman completamente, por lo que es probable que eventualmente se rompan en pedazos cada vez más pequeños y terminen convirtiéndose en trozos muy pequeños de plástico.
En este grupo se encuentran los plásticos degradables por oxígeno (oxo – degradables), utilizados principalmente para hacer bolsas (generalmente tienen el símbolo d2W). Son plásticos convencionales con aditivos d2w añadidos para ayudarlos a degradarse. Muchas bolsas que los supermercados llaman biodegradables en realidad están hechas de este plástico, que proviene de materias primas no renovables y eventualmente se convertirán en microplásticos.
Gracias a estos factores, la Unión Europea decidió prohibir por completo este tipo de plásticos, ya que, aunque den la impresión de ser biodegradables, realmente no lo son y contribuyen eventualmente a la contaminación de los ecosistemas.
Biodegradables
este tipo de plástico está fabricado en base a materias primas renovables, como por ejemplo: el maíz, la yuca, la papa o el trigo. Estos plásticos se pueden biodegradar, por lo que se convierten en elementos químicos naturales que pueden integrarse a la naturaleza y continuar con el ciclo natural del carbono.
Propiedades de los plásticos biodegradables
Los plásticos biodegradables se pueden aplicar de diversas maneras que permitan crear muchos elementos de gran utilidad. Se puede hacer espuma en materiales de embalaje, o se pueden moldear por inyección en máquinas convencionales transformadas. Se pueden usar varios tipos de rellenos, como madera picada, restos de papel, arcilla o cal.
Los rellenos se pueden colorear y usar en diferentes tamaños de grano, para cambiar la apariencia del material. Este material puede ser coinyectado con otros materiales plásticos como LDPE, PP y HDPE. El proceso de coinyección sitúa una capa delgada de material plástico sobre el plástico biodegradable.
El resultado es un artículo biodegradable al cien por ciento, que es más barato que los materiales plásticos tradicionales, completamente impermeable y de color similar a los plásticos convencionales.
Fabricación por medio de almidón
Para hacer plásticos biodegradables, el almidón es una de las principales materias primas, un polímero natural obtenido del maíz, el trigo o las papas. Entre estas fuentes, el almidón de papa es el más efectivo porque no solo es un recurso renovable e inagotable, sino que también tiene un ciclo de vida corto y cerrado, alto rendimiento de cultivo por hectárea, bajo consumo de agua y promueve el desarrollo de la agricultura.
La producción de plásticos biodegradables comienza con el almidón extraído del maíz, que luego es convertido por microorganismos en moléculas de ácido láctico más pequeñas, que pueden usarse como base para procesar cadenas de polímeros de ácido poliláctico (PLA). La reticulación de la cadena PLA produce una lámina de plástico biodegradable, que es la base para producir una variedad de productos plásticos que produzcan menos contaminación.
Los plásticos biodegradables fabricados a partir de almidón se pueden inyectar, extruir y termoformar de la misma manera que los plásticos convencionales derivados de combustibles fósiles y los productos obtenidos tienen las mismas propiedades físicas y químicas.
Propiedades
El almidón presenta la hidrofilicidad, la misma está formada por una gran cantidad de grupos de hidroxilo, lo que reduce la absorción de agua, pero esta reducción tiene un efecto negativo en la superficie de los productos plásticos biodegradables. Es por esta razón que se han realizado múltiples estudios para modificar el almidón natural a través de reacciones químicas, que puedan transformar los grupos de hidroxilo.
Estos grupos de hidroxilo serán modificados asociándose a otros elementos químicos menos hidrofílicos, o modificar el producto final por medio de vía física, mediante la implementación de métodos de bloqueo tales como, recubrir la superficie.
La alteración de la superficie del producto fabricado a base de almidón, puede reducir la hidrofilia sin afectar significativamente el rendimiento del material, y el método de tratamiento diseñado no producirá grandes cambios en el producto y reducirá el costo de producción.
Polihidroxialcanoatos (PHA)
Se trata de un tipo de bio – poliéster sintetizado por algunos microorganismos en las células, con reservas de carbono y energía. Una vez sustraídos estos elementos de las células, sus propiedades físicas son similares a los plásticos extraídos del petróleo.
Este tipo de plástico biodegradable ha sido ampliamente estudiado desde la década de 1980 y, en la actualidad, siguen siendo un importante caso de estudio, haciendo énfasis en la sustitución de los plásticos derivados de los combustibles fósiles como el petróleo; esto debido a que los plásticos Polihidroxialcanoatos (PHA) son completamente biodegradables. Además, tienen importantes aplicaciones en campos biomédicos y farmacéuticos como materiales biocompatibles.
Este tipo de bioplástico tiene una amplia gama de usos en la industria, porque si se desecha adecuadamente en un contenedor que puede biodegradarse naturalmente, puede ayudar a mantener el desarrollo sostenible del ecosistema.
Ventajas y desventajas de estos plásticos
Los contenedores hechos de materiales orgánicos renovables pueden ahorrar dióxido de carbono, eliminar desechos y proteger el medio ambiente. El uso responsable de los plásticos y la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero son esenciales, por lo que también es importante analizar las ventajas y desventajas de los plásticos biodegradables.
Ventajas
Los plásticos biodegradables pueden ser consumidos por los microorganismos, esto debido a que están fabricados a partir de materiales naturales; de esta forma se contribuye a la continuación del ciclo vital natural.
Los envases y demás objetos elaborados de plásticos biodegradables no generan desechos, por ende no expulsan elementos químicos o gases a la atmósfera que puedan provocar el efecto invernadero; además desaparecen en un tiempo relativamente rápido.
Desventajas
Los plásticos biodegradables pueden generar menos daños que los plásticos convencionales, sin embargo, siguen presentando algunos inconvenientes que deben ser solucionados a la brevedad. Tristemente, las desventajas de la utilización de plásticos biodegradables sigue siendo mayor a las ventajas; no obstante, los científicos trabajan día a día para conseguir la mejor alternativa a estos problemas.
Con respecto a los alimentos
La principal desventaja es que estos plásticos están hechos a base de alimentos. Incluso, suponiendo que estos plásticos puedan biodegradarse en unos pocos segundos, como por acto de magia, y no dejar rastro alguno en el medio ambiente, continuarán representando un gran problema para la conservación del planeta.
En el año 2014, se produjeron 280 millones de toneladas de plásticos a nivel mundial. ¿cuánta tierra se requiere para producir el producto necesario para fabricar el plástico?, ¿se ha sobreexplotado y reducido el mundo?, ¿cuánta agua y fertilizantes a base de petróleo se necesitan?, en un mundo donde millones de personas se mueren de hambre a diario, esta no parece ser una opción muy viable.
Además, debido a que no es un producto apto para el consumo humano, creemos que será una buena excusa para cultivar organismos genéticamente modificados y proporcionar fertilizantes gratuitos, con todo lo que esto involucra.
Condiciones de biodegradación
Muchos de estos plásticos requieren condiciones muy especiales para que puedan biodegradarse. Requieren una mezcla equilibrada de oxígeno, humedad, ventilación y temperatura (mucho tiempo, más de 50ºC).
Este es el tipo de condición que ocurre en las plantas de compostaje industrial. Es muy difícil que tengamos un sitio con estas condiciones cerca de casa. Estas condiciones son difíciles de llevar a cabo fuera de estas plantas de compostaje y eventualmente conducen a la biodegradación.
Contaminación acuática
En un océano o río, es sumamente difícil que estos plásticos biodegradables encuentren las condiciones necesarias para degradarse por completo. Si se hunden en un entorno anaeróbico (sin aire), es posible que se conserven durante cientos de años, porque los microorganismos necesitan del oxígeno para poder realizar sus tareas de una forma óptima.
Según la UNEP (el programa ambiental de las naciones unidas):
La utilización de plásticos denominados biodegradables, no implican la disminución de la cantidad de productos plásticos que llegan al mar; ni reduce el riesgo de contaminación química y física del ecosistema marino.
Reciclaje
Al ser un plástico elaborado con materiales provenientes de la naturaleza, distintos a los utilizados en la fabricación de los plásticos convencionales; al momento de realizar el reciclaje, los productos que estén hechos de plástico biodegradable tienen que ser desechados; ya que no son compatibles y comprometen la eficacia del producto final.
Químicos
Aunque estos productos están elaborados a base de materiales que provienen de la naturaleza, esto no los exenta de contar con sustancias químicas, que pueden ser peligrosas, durante su fabricación. También es cierto que contienen algunos aditivos que pueden causar importantes daños a la naturaleza.
Protección al ambiente
Los materiales con capacidad de biodegradarse, proporcionan los beneficios de la descomposición en un corto período de tiempo al controlar los microorganismos que conducen a la desaparición completa de los desechos. Con el pasar del tiempo, las bacterias han logrado desarrollar las características necesarias para poder degradar por completo (o casi) los plásticos.
Esto le ha sucedido al nylon: las dos bacterias que consumen el nylon son las flavobacterium y las pseudomonas, y algunos microbios pueden desarrollar sus vías metabólicas en el futuro, utilizando el plástico como matriz.
La cantidad excesiva de plástico en el medio ambiente, es debido a que los mismos están compuestos por estructuras resistentes a la degradación; esto puede traer como consecuencia que el bienestar del hombre y de otros seres vivos, se vea muy comprometido.
La industria ha desarrollado estrategias para fabricar materiales livianos y con degradación natural. Este diseño les permite ser utilizados para diversas funciones y amplía el alcance de la innovación tecnológica para proporcionar plásticos de uso general a un costo de producción más bajo.
El reciclaje es considerado por muchos como un proceso de transformación de recursos renovables; que ayuda a obtener compuestos de plásticos hechos de materiales naturales para su reutilización, asegurando así una higiene adecuada, seguridad, sin oxidación, resistencia, ductilidad, impermeabilidad y otras condiciones.
Bolsas de plástico biodegradable: ¿son una buena opción?
En la actualidad muchos negocios, a nivel mundial, han decidido dejar de utilizar las bolas de plástico convencional y sustituirlas por bolsas elaboradas con plástico biodegradable. Estas bolsas son fabricadas a partir de materia prima vegetal, como por ejemplo: almidón de papa, aceite de maíz o soja. La premisa principal de estas bolsas es que se pueden degradar e integrarse a la naturaleza en muy poco tiempo.
Para que esta descomposición pueda llevarse a cabo de una forma exitosa, las bolsas deben encontrarse, por un largo período de tiempo en un ambiente con exposición al oxígeno y la luz, elementos extremadamente necesarios para un proceso de degradación exitoso. Ciertamente, los beneficios que trae la utilización de este tipo de bolsas son muchos, no obstante, también es cierto que trae muchos inconvenientes.
Estudio de la Universidad de Plymouth
La Universidad de Plymouth en Inglaterra, realizó un estudio que fue publicado en Environmental Science and Technology. En este estudio determinaron que las bolsas de plástico pueden permanecer hasta 3 años en la naturaleza.
El estudio consistió en enterrar estas bolsas por un tiempo aproximado de 3 años; después de ese tiempo desenterraron las bolsas y no solo encontraron que estas estaban casi intactas, también notaron que aún podían cargas más de 2 kilogramos. En este proceso investigativo sometieron estas bolsas biodegradables a diversos entornos; las que fueron expuestas al oxígeno y al agua se rompieron en pequeños pedazos que nunca llegaron a degradarse por completo.
De esta forma, los investigadores de esta universidad inglesa llegaron a la conclusión de que las bolsas biodegradables; no se habían descompuesto lo suficiente en 3 años, como para ser consideradas como una alternativa eficaz para la conservación del medio ambiente. Esto no quiere decir que deban abandonarse los estudios para la creación de materiales biodegradables, más bien es una invitación a mejorar algunas de las características de dichos materiales.
¿En cuánto tiempo se descomponen los plásticos biodegradables?
La descomposición de los plásticos biodegradables, es mucho más rápida que el proceso que necesitan las resinas plásticas tradicionales para descomponerse completamente. Los plásticos biodegradables se pueden utilizar los primeros 18 meses después de su fabricación; es por ello que muchos de estos productos tienen impresa la fecha de fabricación. Posteriormente tardan entre año y medio y tres años para que sean absorbidos por la naturaleza.
Sin embargo, pese a sus múltiples ventajas, el uso de plásticos biodegradables en las fábricas de envases, embalajes, entre otras cosas, crea algunos problemas. Uno de estos problemas es que este tipo de plásticos no son compatibles con los plásticos convencionales; esto puede, en cierta forma, contaminar una carga de plástico e impedir que esta pueda ser reciclada.
¿Cómo fabricar plástico biodegradable en casa?
Para elaborar plástico biodegradable de forma casera, necesitaremos fécula o almidón de maíz (maicena). Son necesarios únicamente 30 gramos de maicena para elaborar el plástico biodegradable. Los otros materiales a utilizar son: vinagre, agua, glicerina, un envase, una cucharilla (preferiblemente antiadherente o de madera para facilitar el proceso).
Pasos para fabricar tu plástico biodegradable
El primer paso será agregar una cucharada de fécula de maíz en el envase y mezclar uniformemente con cuatro cucharadas de agua. La maicena debe quedar correctamente diluida. Agrega una cucharada de vinagre y una cucharada de glicerina, continúa mezclando. Cuando tengas la mezcla correctamente homogeneizada, llévala a fuego lento removiendo constantemente.
Deberás realizar este procedimiento hasta obtener una masa de textura gruesa y sin grumos. Debes estar muy atento a que el líquido de esta mezcla no se evapore. Cuando tengas lista la pasta; elige una superficie antiadherente para dejarlo secar, de no tener una superficie como esta, puedes cubrir la superficie deseada con papel film.
Cuando la masa se haya secado y enfriado un poco, es el momento indicado para amasar y darle la forma deseada. Después de darle la forma definitiva, debes dejarlo secar en un sitio seco y lejos de cualquier cosa que lo pueda deteriorar. En 2 o 3 días, el objeto que fabricaste estará completamente seco.
El ser humano está buscando alternativas para generar un impacto menor en el medio ambiente, una de estas opciones es la fabricación de plásticos biodegradables. Con la producción de estos tipos de plásticos, los científicos se encuentran en la búsqueda de un material que pueda ser consumido por los microorganismos.
Como ya hemos visto todavía faltan algunos detalles por mejorar, pero estamos seguros de que los científicos harán un óptimo trabajo en esta búsqueda. Si quieres conocer más aspectos interesantes sobre la naturaleza, te invitamos a leer el siguiente artículo: actividades para fomentar el cuidado del medio ambiente.
