La verdad sobre los bioplásticos[

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La verdad sobre los bioplásticos[

utensilios bioplásticos para comer[

Bioplástico biodegradable hecho de almidón. Foto: Wikimedia Commons[

Los bioplásticos a menudo se promocionan como ecológicos, pero ¿están a la altura de las expectativas??[

El mundo ha producido más de nueve mil millones de toneladas de plástico desde la década de 1950. 165 millones de toneladas han destrozado nuestro océano, con casi 9 millones más de toneladas ingresando a los océanos cada año. Dado que solo alrededor del 9 por ciento del plástico se recicla, gran parte del resto contamina el medio ambiente o se encuentra en vertederos, donde puede tomar hasta 500 años descomponerse mientras se lixivian químicos tóxicos en el suelo.[

El plástico tradicional está hecho de materias primas a base de petróleo. Algunos dicen que los bioplásticos hechos con 20 por ciento o más de materiales renovables podrían ser la solución a la contaminación plástica. Las ventajas a menudo citadas del bioplástico son el uso reducido de los recursos de combustibles fósiles, una huella de carbono más pequeña y una descomposición más rápida. El bioplástico también es menos tóxico y no contiene bisfenol A (BPA), un disruptor hormonal que a menudo se encuentra en los plásticos tradicionales.[

Kartik Chandran, profesor del Departamento de Ingeniería Ambiental y de la Tierra de la Universidad de Columbia que trabaja en bioplásticos, cree que en comparación con los plásticos tradicionales, “los bioplásticos son una mejora significativa”[

Sin embargo, resulta que los bioplásticos aún no son la bala de plata para nuestro problema plástico.[

Qué biodegradables son los bioplásticos?[

Como a menudo hay confusión cuando se habla de bioplásticos, aclaremos algunos términos primero.[

Degradable – Todo el plástico es degradable, incluso el plástico tradicional, pero el hecho de que se pueda descomponer en pequeños fragmentos o polvo no significa que los materiales volverán a la naturaleza. Algunos aditivos a los plásticos tradicionales los hacen degradarse más rápidamente. El plástico fotodegradable se descompone más fácilmente a la luz solar; El plástico oxodegradable se desintegra más rápidamente cuando se expone al calor y la luz.[

Biodegradable – El plástico biodegradable puede descomponerse completamente en agua, dióxido de carbono y compost por microorganismos en las condiciones adecuadas. “biodegradable” implica que la descomposición ocurre en semanas a meses. Los bioplásticos que no se biodegradan tan rápidamente se denominan “durables”, y algunos bioplásticos hechos de biomasa que no pueden descomponerse fácilmente por microorganismos se consideran no biodegradables.[

Plástico y espuma de poliestireno[

El plástico y la espuma de poliestireno no se descomponen en una pila de compost municipal. Foto: Ckgurney[

Compostable – El plástico compostable se biodegradará en un sitio de compost. Los microorganismos lo descomponen en dióxido de carbono, agua, compuestos inorgánicos y biomasa a la misma velocidad que otros materiales orgánicos en la pila de compost, sin dejar residuos tóxicos.[

Tipos de bioplásticos[

Los bioplásticos se usan actualmente en artículos desechables como envases, contenedores, pajitas, bolsas y botellas, y en alfombras no desechables, tuberías de plástico, carcasas de teléfonos, impresión 3D, aislamiento de automóviles e implantes médicos. Se proyecta que el mercado mundial de bioplásticos crecerá de $ 17 mil millones este año a casi $ 44 mil millones en 2022.[

Hay dos tipos principales de bioplásticos.[

trigo convertido en bioplástico[

El almidón del trigo se convierte en plástico. Foto: CSIRO[

PLA (ácido poliáctico) generalmente está hecho de azúcares en almidón de maíz, yuca o caña de azúcar. Es biodegradable, neutral en carbono y comestible. Para transformar el maíz en plástico, los granos de maíz se sumergen en dióxido de azufre y agua caliente, donde sus componentes se descomponen en almidón, proteína y fibra. Los granos se muelen y el aceite de maíz se separa del almidón. El almidón está compuesto por largas cadenas de moléculas de carbono, similares a las cadenas de carbono en plástico de los combustibles fósiles. Algunos ácidos cítricos se mezclan para formar un polímero de cadena larga (una molécula grande que consiste en unidades repetitivas más pequeñas) que es el bloque de construcción para el plástico. El PLA puede verse y comportarse como polietileno (utilizado en películas plásticas, embalajes y botellas), poliestireno (espuma tipográfica y cubiertos de plástico) o polipropileno (embalaje, autopartes, textiles). NatureWorks, con sede en Minnesota, es una de las compañías más grandes que producen PLA bajo la marca Ingeo.[

PHA (polihidroxialcanoato) está hecho por microorganismos, a veces genéticamente modificados, que producen plástico a partir de materiales orgánicos. Los microbios están privados de nutrientes como nitrógeno, oxígeno y fósforo, pero se les dan altos niveles de carbono. Producen PHA como reservas de carbono, que almacenan en gránulos hasta que tienen más de los otros nutrientes que necesitan para crecer y reproducirse. Las empresas pueden cosechar la PHA hecha por microbios, que tiene una estructura química similar a la de los plásticos tradicionales. Debido a que es biodegradable y no dañará el tejido vivo, la PHA a menudo se usa para aplicaciones médicas como suturas, eslingas, placas óseas y sustitutos de la piel; También se usa para envases de alimentos de un solo uso.[

Los efectos secundarios de la producción bioplástica[

Si bien los bioplásticos generalmente se consideran más ecológicos que los plásticos tradicionales, un estudio de 2010 de la Universidad de Pittsburgh descubrió que eso no era necesariamente cierto cuando se tuvieron en cuenta los ciclos de vida de los materiales.[

El estudio comparó siete plásticos tradicionales, cuatro bioplásticos y uno hecho de combustibles fósiles y fuentes renovables. Los investigadores determinaron que la producción de bioplásticos resultó en mayores cantidades de contaminantes, debido a los fertilizantes y pesticidas utilizados en el cultivo de los cultivos y al procesamiento químico necesario para convertir el material orgánico en plástico. Los bioplásticos también contribuyeron más al agotamiento del ozono que los plásticos tradicionales, y requirieron un uso extenso de la tierra. Se descubrió que B-PET, el plástico híbrido, tenía el mayor potencial de efectos tóxicos en los ecosistemas y la mayoría de los carcinógenos, y obtuvo el peor puntaje en el análisis del ciclo de vida porque combinaba los impactos negativos tanto de la agricultura como del procesamiento químico.[

Tetera impresa en 3D[

Tetera PLA impresa en 3D. Foto: CreativeTools[

Los bioplásticos producen significativamente menos emisiones de gases de efecto invernadero que los plásticos tradicionales durante su vida útil. No hay un aumento neto en el dióxido de carbono cuando se descomponen porque las plantas que hacen bioplásticos se absorben de la misma cantidad de dióxido de carbono a medida que crecen. Un estudio de 2017 determinó que cambiar del plástico tradicional al PLA a base de maíz reduciría las emisiones de gases de efecto invernadero de EE. UU. En un 25 por ciento. El estudio también concluyó que si los plásticos tradicionales se produjeran utilizando fuentes de energía renovables, las emisiones de gases de efecto invernadero podrían reducirse del 50 al 75 por ciento; sin embargo, los bioplásticos que podrían producirse en el futuro con energía renovable mostraron la mayor promesa para reducir sustancialmente las emisiones de gases de efecto invernadero.[

Otros problemas[

Si bien la biodegradabilidad de los bioplásticos es una ventaja, la mayoría necesita instalaciones de compostaje industrial de alta temperatura para romper y muy pocas ciudades tienen la infraestructura necesaria para lidiar con ellos. Como resultado, los bioplásticos a menudo terminan en vertederos donde, privados de oxígeno, pueden liberar metano, un gas de efecto invernadero 23 veces más potente que el dióxido de carbono.[

refrescos y botellas de agua para reciclar[

PET reciclado. Foto: MichalManas[

Cuando los bioplásticos no se descartan adecuadamente, pueden contaminar lotes de plástico reciclado y dañar la infraestructura de reciclaje. Si los contaminantes bioplásticos reciclan PET (tereftalato de polietileno, el plástico más común, utilizado para botellas de agua y refrescos), por ejemplo, todo el lote podría rechazarse y terminar en un vertedero. Por lo tanto, se necesitan corrientes de reciclaje separadas para poder descartar adecuadamente los bioplásticos.[

La tierra requerida para los bioplásticos compite con la producción de alimentos porque los cultivos que producen bioplásticos también se pueden usar para alimentar a las personas. La Coalición de Contaminación Plástica proyecta que para satisfacer la creciente demanda mundial de bioplásticos, se necesitarán más de 3.4 millones de acres de tierra, un área más grande que Bélgica, los Países Bajos y Dinamarca combinados, para cultivar los cultivos en 2019. Además, el petróleo utilizado para administrar la maquinaria agrícola produce emisiones de gases de efecto invernadero.[

Los bioplásticos también son relativamente caros; El PLA puede ser de 20 a 50 por ciento más costoso que los materiales comparables debido al complejo proceso utilizado para convertir el maíz o la caña de azúcar en los componentes básicos del PLA. Sin embargo, los precios están bajando a medida que los investigadores y las empresas desarrollan estrategias más eficientes y ecológicas para producir bioplásticos.[

De aguas residuales a bioplástico[

Los estudiantes de Kartik Chandran y Columbia están desarrollando sistemas para producir bioplástico biodegradable a partir de aguas residuales y desechos sólidos. Chandran utiliza una comunidad mixta de microbios que se alimenta de carbono en forma de ácidos grasos volátiles, como el ácido acético que se encuentra en el vinagre.[

Su sistema funciona alimentando aguas residuales en un biorreactor. En el interior, los microorganismos (distintos de las bacterias productoras de plástico) convierten el carbono orgánico de los desechos en ácidos grasos volátiles. El flujo de salida se envía a un segundo biorreactor donde los microbios productores de plástico se alimentan de los ácidos grasos volátiles. Estos microbios se someten continuamente a fases de festín seguidas de fases de hambruna, durante las cuales almacenan las moléculas de carbono como PHA[

Chandran está experimentando con corrientes de desechos más concentradas, como el desperdicio de alimentos y el desperdicio humano sólido, para producir los ácidos grasos volátiles de manera más eficiente. El objetivo de su investigación es maximizar la producción de PHA e integrar los desechos en el proceso. “Queremos apretar tanto como podamos [out of both systems]”, dijo Chandran.[

Él cree que su sistema integrado sería más rentable que los métodos utilizados actualmente para producir bioplástico que implican comprar azúcares para hacer PHA. “Si integra el tratamiento de aguas residuales o aborda los desafíos de desechos alimentarios con la producción bioplástica, esto es bastante favorable” [economically]”, dijo Chandran. “Porque si tuviéramos que escalar y pasar al modo comercial, nos pagarían para eliminar el desperdicio de alimentos y luego nos pagarían para hacer bioplásticos también”. Chandran espera cerrar el ciclo para que, algún día, los productos de desecho sirvan habitualmente como un recurso que se puede convertir en productos útiles como el bioplástico.[

Otras alternativas prometedoras[

Full Cycle Bioplastics en California también está produciendo PHA a partir de desechos orgánicos, como desechos de alimentos, residuos de cultivos como tallos y hojas no comestibles, desechos de jardines y papel o cartón no reciclado. Utilizado para hacer bolsas, recipientes, cubiertos, botellas de agua y champú, este bioplástico es compostable, degradable marino (lo que significa que si termina en el océano, puede servir como alimento para peces o bacterias) y no tiene efectos tóxicos. Full Cycle puede procesar la PHA al final de su vida útil y usarla para hacer plástico virgen nuevamente.[

Renmatix, con sede en Pensilvania, está utilizando biomasa leñosa, pastos energéticos y residuos de cultivos en lugar de cultivos alimentarios más costosos. Su tecnología separa los azúcares de la biomasa utilizando agua y calor en lugar de ácidos, solventes o enzimas en un proceso relativamente limpio, rápido y económico. Tanto los azúcares como la lignina de la biomasa se utilizan como componentes básicos para bioplásticos y otros bioproductos.[

En la Universidad Estatal de Michigan, los científicos están tratando de reducir los costos de producción de bioplástico mediante el uso de cianobacterias, también conocidas como algas azul-verdes, que usan la luz solar para producir compuestos químicos a través de la fotosíntesis. En lugar de alimentar sus azúcares bacterianos productores de plástico con maíz o caña de azúcar, estos científicos modificaron los cianos para excretar constantemente el azúcar que producen naturalmente. Las bacterias productoras de plástico luego consumen el azúcar producido por los cianos, que son reutilizables.[

cianobacterias[

Las cianobacterias se pueden usar para alimentar a los microbios que crean bioplásticos. Foto: DBCLS[

Los investigadores de la Universidad de Stanford y la startup Mango Materials, con sede en California, están transformando el gas metano de las plantas de tratamiento de aguas residuales o los vertederos en bioplásticos. El metano se alimenta a bacterias productoras de plástico que lo transforman en PHA, que la compañía vende a los productores de plástico. Se utiliza para tapas de plástico, botellas de champú o fibras de biopoliéster que se pueden combinar con materiales naturales para la ropa. El bioplástico se biodegradará nuevamente en metano, y si llega al océano, puede ser digerido naturalmente por microorganismos marinos.[

El Centro de Tecnologías Sostenibles de la Universidad de Bath en Inglaterra está fabricando policarbonato a partir de azúcares y dióxido de carbono para su uso en botellas, lentes y recubrimientos para teléfonos y DVD. El plástico tradicional de policarbonato se elabora con BPA (prohibido su uso en biberones) y el fosgeno químico tóxico. Los investigadores de Bath han encontrado una forma más barata y segura de hacerlo agregando dióxido de carbono a los azúcares a temperatura ambiente. Las bacterias del suelo pueden descomponer el bioplástico en dióxido de carbono y azúcar.[

botella de vino[

El embalaje ecológico hecho de micelio tiene como objetivo reemplazar el plástico por completo. Foto: mycobond[

Y luego están aquellos que desarrollan formas innovadoras de reemplazar el plástico por completo. La empresa japonesa de diseño AMAM está produciendo materiales de embalaje hechos de agar en algas marinas rojas. El Departamento de Agricultura de EE. UU. Está desarrollando una película biodegradable y comestible a partir de la caseína de la proteína de la leche para envolver los alimentos; es 500 veces mejor para mantener los alimentos frescos que la película de plástico tradicional. Y Ecovative, con sede en Nueva York, está utilizando micelio, la parte de ramificación vegetativa de un hongo, para hacer materiales de hongos, para material de embalaje biodegradable, azulejos, macetas y más.[

En este momento, es difícil afirmar que los bioplásticos son más ecológicos que los plásticos tradicionales cuando se consideran todos los aspectos de su ciclo de vida: uso de la tierra, pesticidas y herbicidas, consumo de energía, uso del agua, emisiones de gases de efecto invernadero y metano, biodegradabilidad, reciclabilidad y más. Pero a medida que los investigadores de todo el mundo trabajan para desarrollar variedades más ecológicas y procesos de producción más eficientes, los bioplásticos son prometedores para ayudar a disminuir la contaminación plástica y reducir nuestra huella de carbono.


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