Una respuesta que pone remedio. Plásticos Oxo-Biodegradables

Publicación original en la revista Ambiente Plástico 102

Aguirre, R. y Jiménez, L. (2021, enero) P.p. 32-34

https://indd.adobe.com/view/c4d63ae4-74b7-492f-8df3-e162dfc37004

Dra. Rocío Yaneli Aguirre Loredo, Dr. Enrique Javier Jiménez Regalado

Departamento de Procesos de Polimerización, CIQA.

El plástico es un material muy versátil, empleado ampliamente en nuestra vida diaria en sectores industriales tan diversos como el de envases, componentes automotrices, transporte, equipos médicos, componentes electrónicos, eléctricos, y aeroespaciales, entre otros. Su uso extensivo se debe principalmente a su bajo costo, sin embargo, debido al emplearse en grandes cantidades, ha resultado en un importante problema medio ambiental que aqueja actualmente a nuestro planeta. Se estima que desde los años 50 la producción de plástico ha superado a la de casi todos los otros materiales (Vázquez-Morillas et al., 2016). La producción mundial de plástico en el año 2015 fue de 400 millones de toneladas, de las cuales un 36% fue destinado a la fabricación de envases de plástico (ONU, 2018).

Actualmente, el tema sobre el uso de materiales plásticos ha tomado relevancia a nivel nacional e internacional debido a las leyes que buscan regular o prohibir el uso de plásticos elaborados a partir de polímeros sintéticos principalmente los denominados, de un solo uso como son bolsas, popotes, platos y vasos de unicel. Estas medidas se han tomado con la intención de disminuir la contaminación que se genera por la inadecuada disposición de los desechos plásticos, así como de la poca o nula capacidad de biodegradación de los plásticos sintéticos comúnmente empleados. Se estima que de 1 a 5 billones de bolsas de plástico son utilizadas cada año en todo el mundo (ONU, 2018), por lo tanto, buscar una solución que ayude a mitigar esta problemática es de suma importancia.

Una alternativa de solución que se ha encontrado para mejorar la biodegradabilidad de los materiales plásticos es el uso de aditivos que se agregan a la formulación del plástico, los cuales reducen significativamente su tiempo de degradación, dando origen con esto a los plásticos oxo-degradables. Pero, ¿qué es un material oxo-degradable? Es un material que aumenta su velocidad de desintegración a través de múltiples etapas empleando aditivos químicos, con los que se inicia el proceso de degradación. Estos aditivos se basan en catalizadores químicos que contienen metales de transición como el cobalto, el manganeso, el hierro, etc., además de que en ciertos casos algunos de estos aditivos pueden ser de tipo orgánico.

El proceso de oxo-degradación se lleva a cabo en dos principales etapas: La primera etapa de descomposición puede iniciar con la ayuda de los rayos ultravioleta provenientes de la radiación solar, la cual provoca la oxidación química de las cadenas poliméricas de los plásticos. Y la segunda etapa, se ve promovida por mecanismos de tensión mecánica o degradándose por la oxidación de fragmentos plásticos de bajo peso molecular resultantes de la primera etapa, obteniendo con esto una biodegradación de los materiales. Este mecanismo se puede observar en algunos de los materiales plásticos que se emplean actualmente tanto en el hogar como en la industria, principalmente en plástico de embalaje como las bolsas del supermercado, las cuales son elaboradas a base de polímeros sintéticos, pero con la incorporación de los aditivos adecuados para propiciar su oxo-degradación, tienen un tiempo de vida de aproximadamente 24 meses en lugar de años, ya que se ha encontrado que algunas bolsas de plástico sintético como el polietileno pueden tardar de 300 hasta 500 años en desintegrarse (ONU, 2018). Siguiendo las indicaciones de la norma internacional ASTM D6954 para evaluar la biodegradación en condiciones de compostaje industrial, los plásticos oxo-degradables pueden ser clasificados como biodegradables y no tóxicos.

Estos plásticos oxo-degradables pueden ser programados desde su formulación durante el proceso de fabricación para tener una vida útil controlada, durante la cual funcionarán de la misma forma que los elaborados a base de plástico convencional, serán igual de fuertes, flexibles, ligeros e impermeables. Sin embargo, si desafortunadamente terminan descartados en un ambiente abierto, como el mar o la tierra, se podrán degradar y finalmente biodegradar en un tiempo mucho menor, sin dejar rastros dañinos para el medio ambiente.

Diseño de materiales degradables en CIQA

Actualmente en CIQA se están conjuntando esfuerzos para enfrentar la problemática de la contaminación por materiales plásticos con el desarrollo de nuevos materiales plásticos destinados principalmente para el embalaje de productos. Estos nuevos materiales están basados en polímeros biodegradables o biopolímeros de origen natural como el almidón y el quitosano. El almidón es uno de los biopolímeros más abundantes en la naturaleza, extraído de fuentes como el maíz, la papa, el trigo y el arroz. Es un polímero completamente biodegradable, renovable y, económico, y que puede ser modificado químicamente de acuerdo a las necesidades que la aplicación técnica demande. Mientras que el biopolímero quitosano es un polisacárido lineal derivado de la quitina, el segundo polisacárido más abundante en la naturaleza después de la celulosa y es el componente principal del exoesqueleto de los crustáceos, y se obtiene de subproductos de la industria pesquera. Estos biopolímeros, al ser mezclados con pequeñas cantidades de algunos otros aditivos, así como con polímeros sintéticos dan origen a nuevos materiales biodegradables que pueden ser una opción sustentable para la sustitución de los plásticos sintéticos actuales (Fonseca-García, Jiménez-Regalado, & Aguirre-Loredo, 2021; Gómez-Aldapa et al., 2020). Estos nuevos plásticos biodegradables se esperan puedan ser empleados para la elaboración de productos de envasado, bolsas desechables de supermercado, bolsas para basura, así como platos, vasos, botellas, y popotes, así como también para películas degradables de embalaje y de uso en la agricultura.

"Estos materiales están diseñados para descomponerse en tiraderos en condiciones controladas para optimizar su desempeño".

Rerefencias

• Fonseca-García, A., Jiménez-Regalado, E. J., & Aguirre-Loredo, R. Y. (2021). Preparation of a novel biodegradable packaging film based on corn starch-chitosan and poloxamers. Carbohydrate Polymers, 251, 117009. doi: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.117009
• Gómez-Aldapa, C. A., Velazquez, G., Gutierrez, M. C., Castro-Rosas, J., Jiménez-Regalado, E. J., & Aguirre-Loredo, R. Y. (2020). Characterization of Functional Properties of Biodegradable Films Based on Starches from Different Botanical Sources. Starch - Stärke, n/a(n/a), 1900282. doi: https://doi.org/10.1002/star.201900282
• ONU, M. a. (2018). PLÁSTICOS DE UN SOLO USO: Una hoja de ruta para la sostenibilidad: Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente.
• Vázquez-Morillas, A., Beltrán-Villavicencio, M., Alvarez-Zeferino, J. C., Osada-Velázquez, M. H., Moreno, A., Martínez, L., & Yañez, J. M. (2016). Biodegradation and Ecotoxicity of Polyethylene Films Containing Pro-Oxidant Additive. Journal of Polymers and the Environment, 24(3), 221-229. doi:10.1007/s10924-016-0765-8

Figura Película biodegradable a base de almidón para el embalaje de productos