BIOPOLÍMEROS
Introducción

Los materiales biodegradables son aquellos capaces de ser degradados medioambientalmente. Representan una nueva generación de materiales capaces de reducir significativamente el impacto ambiental en términos de consumo de energía y generación de residuos después de su utilización. En principio, deben comportarse como los materiales plásticos tradicionales procedentes de fuentes fósiles (petróleo), si bien, todavía presentan algunas limitaciones.

La biodegradabilidad de los plásticos depende de la estructura química del material y de la composición del producto final, no sólo de la materia prima empleada para su fabricación. Por esta razón, podemos encontrarnos con materiales biodegradables obtenidos a partir de resinas naturales o sintéticas. Los plásticos biodegradables naturales se obtienen principalmente a partir de recursos renovables, tales como el almidón, y pude sen producidos de forma natural o sintética. Las resinas sintéticas proceden principalmente de derivados del petróleo y de otros productos e incluyen polímeros de poliéster y polietileno. Un ejemplo de polímero sintético biodegradable es la policaprolactona, una resina de poliéster termoplástica.

Como cualquier otro plástico comercial, los materiales biodegradables deben cumplir una serie de requerimientos orientados a la función a que van destinados. Por esta razón, a menudo los plásticos biodegradables naturales se mezclan con polímeros sintéticos para obtener un producto final cuyas propiedades funcionales sean adecuadas para el mercado.

Los plásticos biodegradables se clasifican en función de su mecanismo de degradación:

Biodegradable: La “American Society of Testing and Materials” (ASTM) define un material biodegradable como “aquel capaz de descomponerse en dióxido de carbono, metano, agua, componentes inorgánicos o biomasa, mediante la acción enzimática de microorganismos que puede ser medida por tests estandarizados en un período específico de tiempo, en condiciones normalizadas de depósito”. En esencia, los materiales biodegradables son degradados por acción enzimática dando lugar a moléculas más simples que se encuentran en el medioambiente, principalmente dióxido de carbono y agua.

Las velocidades de biodegradabilidad dependen enormemente del espesor y geometría de los artículos fabricados. Las velocidades altas de degradación se dan para films de bajo espesor, mientras que los artículos más gruesos: platos, bandejas, etc. pueden necesitar tiempos elevados para degradarse biológicamente.

Compostable: Los plásticos biodegradables compostables son aquellos que pueden ser biodegradados y desintegrados en un sistema de compost durante un proceso de compostaje (típicamente alrededor de 12 semanas a temperaturas superiores a 50 ºC). Este compost debe cumplir determinados criterios de calidad tales como el contenido en metales pesados, ecotoxicidad y la no-generación de residuos visibles.

Hidrobiodegradable/Fotobiodegradable: Son aquellos polímeros degradados por un proceso de dos etapas, que supone una etapa inicial de hidrólisis o fotodegradación, respectivamente, seguida por una segunda etapa que involucra una biodegradación.

Bioaerodegradable: Se trata de aquellos polímeros capaces de ser degradados sin necesidad de la acción de microorganismos, por lo menos inicialmente. Este proceso se conoce también como desintegración abiótica e incluye procesos parciales tales como disolución en agua y envejecimiento por luz o calor.


Tipos de polímeros biodegradables

Los polímeros biodegradables se clasifican además en cuatros categorías principales basándose en su origen y producción:

Polímeros directamente extraídos de fuentes naturales. Son polímeros naturales, fácilmente disponibles, extraídos de animales marinos o vegetales. Algunos ejemplos son los polisacáridos (almidón, celulosa) y las proteínas (caseína, gluten).

Polímeros producidos por síntesis química clásica a partir de monómeros biológicos renovables. El mejor ejemplo es el ácido poliláctico (PLA), un biopoliester obtenido a partir de monómeros de ácido láctico.

Polímeros producidos por microorganismos o bacterias modificadas genéticamente. Los principales polímeros de este grupo son los polihidroxialcanoatos (PHAs).

Polímeros sintéticos a partir de derivados del petróleo: el ejemplo más claro es la policaprolactona.

Otros polímeros degradables: plásticos fotobiodegradables, PVOH (polivinil alcohol), EVOH (etilen vinil alcohol).


Mezclas

Existen variadas razones que llevan a realizar mezclas de distintos polímeros biodegradables, con el objetivo de:

1. Reducir costes de producción.
2. Adaptar las velocidades de degradación a las condiciones existentes.
3. Lograr combinaciones de propiedades de los materiales singulares.
4. Aumentar la efectividad del proceso.

Los polímeros biodegradables sintéticos tienden a complementar sus propiedades unos con otros, así como las del PLA, almidón y otros materiales orgánicos.
Ejemplos de mezcla de polímeros:

Almidón + PET modificado
Almidón + PCL (policaprolactona)
Almidón + PBS (polibutileno succianato) / PBSA (polibutileno succianato adipato)
Almidón + PVOH (polivinil alcohol)
PLA (ácido poliláctico) + PHA (polihidroxi alcanoato)

A modo de resumen, a continuación se incluye una tabla esquema que recoge las principales propiedades y aplicaciones de los polímeros biodegradables más destacados:

	Propiedades	Aplicaciones	Procesado	Eliminación	Proveedores
Almidón	Propiedades mecánicas similares a plásticos convencionales. Resistente a grasas y alcoholes.	Menaje, envasado de alimentos, cuidado personal, bolsas de basura, etc.	Inyección y extrusión-soplado, termoformado.	Compostable.	Novamont. Bistec GmbH. Nacional Starch & Chemical
Celulosa	Posibilidad de transparente, traslúcido y opaco. Frágil en congelación. Buen aislante.	Asas de cubiertos, bolígrafos, recubrimientos, etc.	Inyección.	Biodegradable.	Mazzuccheli 1849.
Proteínas	Resistente. No-tóxico.	Botones, cajas, asas.	Inyección.	Reciclado	Universal Textile Technologies. Biopolymer.
PHAs	Posibilidad de combinar hasta 100 monómeros diferentes.	Menaje. Cuchilla de afeitar (PHA) Botella de champú (PHBV)	Soplado. Inyección. Extrusión.	Compostaje. Degradación en agua.	Metabolix (Biopol). P & G.
PLA	Claridad. Buena estética (brillo). Frágil, requiere aditivos	Films y materiales de envase. Fibras.	Inyección. Soplado. Extrusión.	Reciclaje, compostaje o incineración.	Cargill Dow LLC. Neste Corp.
PCL	Buena resistencia al agua, aceite y disolventes. Bajo punto de fusión. Baja viscosidad.	Resinas para recubrimientos, adhesivos. Bolsas. Fibras.		Compostaje.	Solvay. Union Carbide.
Copolímeros alifáticos-aromáticos	Combina las propiedades del PET con la biodegradabilidad de los poliésteres alifáticos.	Bolsas, menaje y recipientes.	Inyección soplado. Extrusión.	Degradación por hidrólisis. Reciclaje, compostaje o incineración.	DuPont.