Procesamiento de Biocompuestos Plásticos.

Dra. Adriana Berenice Espinoza Martínez.

Investigadora Asociada, Departamento de Procesos de Transformación

de Plásticos del Centro de Investigación en Química Aplicada.

Durante las últimas dos décadas, los temas relacionados con el cuidado del medio ambiente y la sustentabilidad de procesos y productos han tomado suma importancia en el mercado mundial de la industria del plástico. Sin embargo, la preocupación por el uso desmedido del plástico sintético se ha incrementado debido a las campañas abrumadoras en contra de estos materiales, que en realidad resuelven necesidades de la sociedad en todos los ámbitos tal como lo hemos visto actualmente en temas de salud pública. El plástico es en realidad un material que puede reciclarse en su mayoría y reutilizarse durante largos períodos de tiempo cumpliendo diferentes funciones, lo cual permite ahorrar muchos recursos naturales y energéticos. No obstante, debido a la falta de conocimiento para el confinamiento, manejo, separación, reutilización y reciclado de plásticos, desde hace algunos años se ha puesto en marcha el desarrollo de materiales alternativos que tengan un menor impacto ambiental. Dentro de estos materiales han surgido los biocompuestos plásticos que están formados por plástico y una cierta cantidad de desechos agroindustriales, como los son las fibras naturales. Estos desechos pueden impartirle al plástico buenas propiedades que no posee el plástico por sí mismo. La selección del plástico que se va a mezclar con las fibras naturales, define si el biocompuesto será completamente biodegradable (plástico biodegradable+fibra natural) o parcialmente biodegradable (plástico sintético+fibra natural). En el último de los casos descritos, la fibra natural será únicamente el componente biodegradable. Independientemente de la naturaleza del biocompuesto, hay algunos aspectos que deberán tomarse en cuenta para el diseño y desarrollo de estos materiales:

• Para que un biocompuesto pueda tener buen desempeño durante su uso, es necesario cerciorarse de que las fibras naturales y el plástico con el que se van a mezclar presenten una buena afinidad o compatibilidad. Para ello, en ocasiones se deberán realizar algunos tratamientos físicos, químicos (uso de agentes de acoplamiento) o ambos para asegurar que se tenga una buena adhesión entre los componentes. Además, hay que asegurarse de que se tenga un buen mezclado de las fibras en el plástico, así como la concentración de fibra adecuada que imparta las propiedades objetivo. Para ello se deberá determinar la configuración adecuada del extrusor y otros parámetros de procesamiento tales como temperatura, velocidad de mezclado, etc.
• Para el caso de algunos residuos fibrosos se deben realizar tratamientos previos al procesamiento. Por ejemplo, se deben retirar los azúcares presentes, posteriormente deshidratar las fibras y molerlas hasta obtener un tamaño de partícula adecuado en función del proceso en donde se vaya a transformar el material (inyección, extrusión de lámina, extrusión-soplo, rotomoldeo, termoformado, etc.).
• Otro aspecto muy importante, es la búsqueda y selección de proveedores para el suministro de los residuos fibrosos. Hay que contemplar que la mayoría de estos residuos ya están destinados para algún fin, por ejemplo, la fibra de coco y agave se usa desde hace muchos años como combustible en hornos de industrias tales como los hornos de la industria cementera. Por lo cual, antes de iniciar cualquier proyecto de biocompuestos se debe asegurar la disponibilidad del residuo.
• El estudio de las condiciones de procesamiento y degradación de los componentes del biocompuesto es otro punto a tomar en cuenta. Se debe tener en mente que todos los materiales son susceptibles a degradación por diferentes vías. Sin embargo, los plásticos y fibras biodegradables son más susceptibles a la degradación no solo por efecto de microorganismos, sino también a las degradaciones de tipo térmica, química y mecánica. Tener esta información, nos puede prevenir un sinnúmero de inconvenientes desde el almacenamiento de la materia prima hasta la transportación y uso del producto terminado.
• En relación con el almacenamiento del producto terminado, se debe tener especial cuidado. La exposición a un medio no controlado puede dar lugar a una degradación temprana del producto final por efecto de humedad, temperatura, radiación solar, etc. De tal forma, que cuando llegue al usuario final su tiempo de vida útil se verá reducido.

Sin duda, el desarrollo de materiales de menor impacto ambiental traerá beneficios al ecosistema a corto, mediano y largo plazo pero tendrá un costo. Con la información presentada, podemos darnos cuenta que procesar estos materiales elevará el costo de producción con el pretratamiento de las materias primas, adecuación de instalaciones, capacitación para manejo y uso de materiales biodegradables. Por ello, es importante considerar que los productos que se deseen obtener partiendo de biocompuestos deberán destinarse para aplicaciones de alto valor agregado y no necesariamente para la sustitución de materiales convencionales en el mercado.

Con la finalidad de apoyar a quienes están introduciendo a sus procesos materiales biocompuestos, se ha estado trabajando desde 2014 en el desarrollo de metodologías para el diseño y procesamiento de biocompuestos plásticos conforme a los requerimientos de cada cliente en la industria del plástico. Actualmente, se cuenta con una amplia experiencia para asesorar a quienes producen algún tipo de residuo para tratarlo y con ello realizar la revalorización del residuo fibroso. Así mismo, se cuenta con metodologías para la preparación de biocompuestos basados en plásticos biodegradables y no-biodegradables en combinación con residuos agroindustriales como fibra de agave, alcachofa, cebada, coco, nopal, residuos de café, entre otros. Estos biocompuestos pueden procesarse mediante moldeo por inyección, extrusión y termoformado. Para materiales termofijos, también se tienen algunos desarrollos.

Dentro del esquema de trabajo, también, se ha hecho uso de materiales reciclados para la preparación de biocompuestos que pueden provenir del reciclaje de bolsas, platos, vasos, botellas, envases, empaques, entre otras fuentes de reciclado. Este tipo de materiales de desecho representan gran parte de los residuos sólidos que por su mal manejo terminan como basura. Hemos encontrado que el incorporar materiales reciclados para la preparación de biocompuestos incrementa el valor agregado de los productos finales y aminora el impacto ecológico, dada la combinación de los dos tipos de residuos.

Figura 1. Biocompuestos con diferentes tipos de residuos fibrosos.