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Biopolímeros: los plásticos del futuro

imagen Amparo Lopez RubioPor Amparo López Rubio (CSIC)*

Los polímeros son compuestos químicos que se forman por la unión repetida de moléculas, esas partículas formadas por átomos de las que se compone la naturaleza. De un modo muy gráfico, podríamos imaginar un polímero como un plato de espaguetis. Cada espagueti sería una cadena individual del polímero formada por repeticiones de la unidad estructural mínima que se repite en los mismos, y que se llama monómero. Hay muchos tipos de polímeros, unos naturales como la seda o el caucho, y otros sintéticos, como el nailon. Ahora fijémonos en un tipo concreto: los plásticos, que son polímeros sintéticos con aditivos, o utilizando el símil anterior, los espaguetis con su salsa. Y del mismo modo que existen muchos tipos de salsas y muchos tipos de pastas, también contamos con una gran variedad de monómeros y aditivos que dotan a estos materiales de una extraordinaria versatilidad, lo que permite adaptarlos a diferentes aplicaciones, modulando sus propiedades en función del producto que queramos desarrollar. Esta gran versatilidad, unida a la posibilidad de modificarlos, o incluso combinarlos con otros materiales, ha convertido a los polímeros, y por extensión a los plásticos, en los materiales más utilizados en la actualidad en sectores tan dispares como la alimentación, la industria textil o la aeronáutica.

Sin embargo, los plásticos cuentan con dos grandes inconvenientes. El primer problema es que provienen del petróleo, un recurso no renovable, limitado y cuyas reservas se encuentran en manos de unos pocos que controlan la economía mundial. Las subidas en los precios del petróleo tienen como consecuencia plásticos más caros y, por tanto, un mayor coste para nuestros bolsillos.

El segundo gran problema está en los residuos que generan, ya que una pequeña parte de los plásticos se recicla, pero la mayoría se lleva a vertederos donde pueden tardar 400 años en descomponerse. Además, muchos de esos plásticos van a parar a los océanos, donde existen grandes acumulaciones en toda la superficie oceánica, como se demostró en la Expedición Malaspina. Esto tiene graves consecuencias, ya que estos residuos tóxicos acaban pasando a la cadena alimenticia al ser ingeridos por los peces.

Mapa-Malaspina-plasticos

Mapa de la concentración de residuos plásticos elaborado a partir de la Expedición Malaspina, que demostró que existen cinco grandes acumulaciones de residuos plásticos en el océano abierto coincidentes con los cinco grandes giros de circulación de agua superficial oceánica.

Para contrarrestar estos inconvenientes, en los últimos años se ha puesto un especial énfasis en el desarrollo de lo que se conoce como biopolímeros o bioplásticos, que son polímeros derivados de recursos naturales renovables o bien polímeros biodegradables, para sustituir, al menos de forma parcial o en determinadas aplicaciones, a los tradicionales plásticos sintéticos.

Los biopolímeros suelen agruparse en tres grandes grupos según su fuente de obtención:

  • Biopolímeros directamente extraídos de biomasa, como el almidón de las patatas, el maíz o el trigo; la celulosa; alginatos o carragenatos procedentes de algas; o el quitosano que se extrae de la cáscara de crustáceos. También se han conseguido biopolímeros a partir de proteínas de fuente animal como la gelatina y de origen vegetal (proteína de soja o gluten). Algunos de estos biopolímeros pueden procesarse utilizando tecnologías convencionales de procesado plástico. Un ejemplo es el almidón para bolsas de plástico biodegradable.
  • Los microorganismos también pueden ser de utilidad en esta búsqueda de alternativas. La celulosa bacteriana, un polímero obtenido por fermentación con microorganismos, o los polihidroxialcanoatos (PHAs), biopolímeros que algunos microorganismos acumulan como reserva de carbono y energía cuando hay limitaciones nutricionales en el medio donde viven, tienen aplicaciones como envases de larga y corta duración, implantes utilizados en medicina y productos de higiene.
  • Biopolímeros obtenidos a partir de monómeros derivados de biomasa. Es el caso del ácido poliláctico (PLA), obtenido generalmente a partir de almidón de maíz, y otros biopoliésteres. Se utilizan para diversas aplicaciones de envasado y en agricultura para fabricar mulch films o mantillos con los que cubrir los cultivos y preservarlos de los efectos del clima.

En general los biopolímeros tienen propiedades térmicas, mecánicas y de barrera a gases, aromas o vapor de agua inferiores a los polímeros sintéticos, lo cual limita o impide su uso para determinadas aplicaciones. Pero estos impedimentos pueden ser salvados y, de hecho, se está trabajando con nanotecnologías para desarrollar materiales que superen estas deficiencias.

Amparo López Rubio es investigadora del Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (CSIC).

1 comentario

  1. Dice ser Rocket-science

    En primer lugar felicitarte por una interesante entrada en el blog, he disfrutado leyéndola.

    Para el lector poco conocedor de este tema creo que es importante enfatizar la definición de biopolímero y su relación con la biodegradabilidad, puesto que creo que no esta clara en tu articulo. Los biopolímeros, como bien dices, podría decirse que son derivados de recursos renovables, pero creo que es importante resaltar que eso no significa que necesariamente sean biodegradables. Algunos ejemplos son el bio-PET, PBT o PEF, que a pesar de poder ser 100% “biobased” no son biodegradables. De manera similar, un polímero sintético (entendamos por sintético, aquellos polímeros derivados de recursos no renovables como el petroleo) puede ser biodegradables. Creo que es importante dejar bien claro esto por que hay mucha confusión en torno a estas definiciones por ahí. Luego esa confusión es, a menudo, usada para hacer marketing deshonesto en plan “compra esto, el envase es de biopolímero!, bueno para el medio ambiente!!” como dando a entender que es inocuo para el medio ambiente y no repercute de forma alguna. Resumiendo, que algo sea “biobased/bioderived” etc. solo significa que se ha obtenido de materiales renovables; eso no implica que sea biodegradable ni que se contamine menos en su producción, uso, transporte etc. De hecho, se han dado casos de productos bioderivados en los que el análisis de ciclo de vida (LCA) ha demostrado que en su ciclo de vida (valga la redundancia) se emitía mas CO2 etc que en otros productos petro-derivados. Si bien es cierto que a menudo son mejores medio ambientalmente hablando, recordar que uno de los enfoques principales de toda la ciencia de los productos biorenovables es encontrar materias primas alternativas, no necesariamente reducir la contaminacion, efecto invernadero y bla bla bla.

    Es fantástico el interés de todo el mundo en la materia, pero por favor sed conscientes de lo que la terminología significa de forma rigurosa o no entenderéis los beneficios reales de ciertos materiales o productos.

    Sin duda el PLA es uno de los ejemplos más conocidos de polímero “biobased”. Simplemente mencionar que hay una gran variedad ellos, por ejemplo el PHB.

    Como bien mencionas, por desgracia se considera que estos polímeros tienen peores propiedades que los tradicionales (aunque depende mucho de la aplicación específica). En cuanto a la mejora de sus propiedades también se ha trabajado bastante en las mezclas de polímeros. Un ejemplo son las mezclas almidón-PLA y almidón-PHB, aunque los resultados no siempre son igual de esperanzadores.

    12 agosto 2015 | 15:55

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