Biopolímeros plásticos de origen renovable

La necesidad de reducir el alto grado de dependencia de los compuestos de origen fósil, hace pensar en la incorporación dentro de la cadena del petróleo de materias primas renovables, que no sólo afecten a la producción energética sino también a los productos derivados de la industria petroquímica, como los plásticos. Esta posibilidad viene dada entre otras, por la producción de polímeros biodegradables, a partir de una fuente de carbono residual como materia prima.

Para la producción de materiales plásticos comunes, se usan reservas fósiles no renovables, lo que contribuye al agotamiento de las reservas energéticas naturales que el planeta posee, contribuyendo al aumento de los gases de efecto invernadero (GEI). Estos materiales convencionales, por su propia naturaleza, son estables desde el punto de vista químico, lo que quiere decir que permanecen inalterados durante largos periodos de tiempo en el medio ambiente.

Los biopolímeros plásticos de origen renovables son unas estructuras moleculares compuestas por cadenas de monómeros, que en conjunto poseen una estructura y propiedades similares a los plásticos de origen fósil. Usando como materia prima para la fermentación bacteriana de fuentes de carbono de origen renovable, como pueden ser los azucares procedentes de cultivos energéticos o los residuos generados en diferentes industrias (biodiesel, aguas residuales, biomasa…) se pueden conseguir dichos biopolímeros, con la propiedad fundamental de que son biodegradables y totalmente inocuos en el momento de su descomposición.

En el caso de usar como materia prima, los residuos obtenidos en la industria del biodiesel (glicerina cruda), los biopolímeros con mayor proyección son el PLA (ácido poliláctico) y el PHA (polihidroxialcanatos), obtenidos mediante fermentación bacteriana y con propiedades similares a los termoplásticos.

Las propiedades y características de biodegradabilidad que dichos polímeros poseen, les hacen muy versátiles para un gran número de funciones, como por ejemplo su uso en el packaging (envases), utilidades biomédicas (suturas, temporary sccalfolds, capsulas de liberación controlada y cirugía facial) principalmente.

Acido Poliláctico (PLA):

El ácido poliláctico o PLA es un polímero del ácido láctico que puede reemplazar a los polímeros basados en recursos no renovables. Las ventajas son su biodegradabilidad y su posible procedencia a partir de materias primas renovables. La principal ruta seguida actualmente para la producción comercial de ácido láctico está basada en el uso de sustratos azucarados o amiláceos (normalmente de origen vegetal) por parte de bacterias fermentativas.

Entre los diferentes materiales plásticos biodegradables, el ácido poliláctico (PLA) es el que mayor potencial posee como sustituto del plástico convencional, porque además de sus excelentes propiedades mecánicas y físicas, puede ser procesado por la maquinaria ya existente. El PLA es también un material muy versátil ya que puede ser elaborado con varias formulaciones para alcanzar la mayoría de especificaciones de los diferentes productos.

Polihidroxialcanato (PHA)

Los polihidroxialcanoatos (PHAs), son polímeros producidos como material de reserva por diversos grupos bacterianos que resultan de gran aplicación en biotecnología y en la industria farmacéutica. Son sintetizados cuando el medio de cultivo posee una fuente de carbono en exceso y un defecto de otro tipo de nutriente, normalmente nitrógeno o fósforo. Se depositan en las bacterias como cuerpos de inclusión, ocupando incluso más del 90% del peso, que serán utilizados como fuente de carbono y energía en condiciones de escasez nutricional.

El polihidroxialcanato más conocido y usado es el ácido poli-3-hidroxibutírico (PHB). Las propiedades del polímero que forma son similares a las del propileno, por lo que se define como un termoplástico. La diferencia principal que posee con los polímeros derivados del petróleo es su biodegradabilidad por microorganismos (bacterias, hongos y algas) que transforman el PHA en sustancias inocuas tales como CO2 y agua.

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Comentarios

Articulo de discucion para Ingenieria computacional

Me pareció un artículo muy intereresante y quisiera saber lo siguiente: ¿el ácido poliláctico es un plástico en sí, o deben agregarsele otras sustancias para que tenga tal característica?

Pedro:

Gracias por tu comentario. Buena pregunta.

Existen empresas en norteamerica como Cargill Dow (Nature works) que están desarrollando biopolímeros de tipo PLA a partir de sustratos carbonatados procedentes de la caña de azucar sin agregarle otros polímeros. Las características del bioplástico producido dependen del producto que se quiera formar. Por ejemplo, en el caso de los pláticos para el empacado de alimentos, las propiedades termoplásticas deben ser muy estrictas, en cuanto a permeabilidad, transparencia, olor, sabor…

Estas propiedades se logran mediante el diferente grado de polimerización del ácido láctico. El proceso más caro, pero que logra unas mejores propiedades es la polimerización mediante "anillo abierto ROP", por lo que mediante este proceso no sería necesaria la adicción de nuevos polímeros. Es una cuestión de costes Vs ganancias. Pero tengo concimiento que otras empresas optan por la mezcla entre polímeros de almidón y PLA a diferentes concentraciones para lograr propiedades termoplásticas más óptimas.

En el caso de los biopolímeros PLA que posee fines biomédicos, el grado de polimerización que se requiere debe ser menor, ya que es necesaria la biodegradación interna del plástico. Por lo que no sería necesaria, en principio, la adicción de ningún componente.

En resumen: el ácido poliláctico en un plástico en sí, de propiedades similares a los termoplásticos de origen fósil, pero que puede ser mejorado en función del producto que se busque mediante la adicción de otros tipos de biopolímeros.

Un saludo

Estoy buscando alguna referencia de la tecnica de polimerización directa del acido lactico con catalizadores como cloruro de estaño u otro cloruro, quisiera un articulo donde me indique la obtencion del polimero con esta técnica, veo que ustedes hablan de los diferentes procesos de obtención y me parece cuentan con este conocimiento, les agradecería mucho si compartieran un poco de esta información,es para fines didacticos soy profesora de universidad y me interesa su tema. Gracias.

Estimada Gloria, con gusto puedo ver si poseo esa información y remitirsela. Necesitaría su correo.

El mío es gohef22@hotmail.com

Saludos

HOLA FERNANDO

Estoy terminando mi especialización y realizando mi trabajo de grado, en la obtención de película plástica a base de cascarilla de arroz (biopolimeros), pero ha sido muy difícil la consecución de la información. Es por ello que recurro a usted con el fin de obtener el proceso productivo.

Le agradezco mucho.

YASMIN MILENE CASTELLANOS

Como estas Fernando muy interesante tu blog, quisiera saber si con el banano se puede producir PLA y cuales son sus funciones en la biomedicina de antemano te agradezco por la información. Mi correo es jonci87@gmail.com.

John:

En principio se puede usar cualquier materia prima orgánica que contenga carbono para que la fermentación microbiana pueda tener lugar. Pero no se que parte del banano piensas que se pueda usar, es decir, el material lignificado (ramas, tronco…), aunque esté compuesto por cadenas carbonatas, no sería susceptible de fermentación ya que las bacerias lácticas no pueden degradar los enlaces que lo forman.

Los usos biomédicos pueden ser variados. Echando imaginación, para cualquier función que precise de una degradación innocua. Siento no poder contarle más. Pero puedo pasarle bibliografía si está interesado.

Estoy interesada en el tema, por favor señor Fernando tengo la consulta y quiero saber mas datos tecnicos sobre el proceso de polimerizacion, necesito algunas datos para seguir en la investigacion que estoy haciendo para un curso de pregrado.

Mi correo keyna_44@hotmail.com

Gracias

HOLA:MI PREGUNTA ES QUE SI PUEDO OBTENER ACIDO POLILACTICO APARTIR DE DIFERENTES CEREALES A PARTE DEL ARROZ Y EL MECANISMO DE LAS AMILASAS

GRACIAS

CECILIA

Hola María.

No entiendo bien tu pregunta. Para obtener PLA necesitas tener ácido láctico antes, y este compuesto es un derivado de la fermentación de las bacterias lácticas. Las amilasas producirían la rotura enzimática de las cadenas carbonatadas que conforman los cereales, pero no darían ácido láctico en concreto.

Te dejo mi dirección por si estas interesada en el tema.

gohef22@hotmail.com

Gracias y un saludo

Buenos dias.

El articulo es muy didactico. Ahora bien, todo el mundo habla de que el PLA es un polimero biodegradable y compostable, pero no se habla en ningún lugar de con que bacterias se le ataca para hacerlo compostable, o el procedimiento en si mismo.

Si alguien pudiera aportarme algo a este respecto, le quedaría muy agradecido.

Un saludo.

Josias:

El proceso de compostación y degradación es el que se da en las plantas de tratamientos de agua o en los ecoparques de los residuos sólidos urbanos. No es ningún secreto que tipo de bacterias usan estas plantas. Yo no estoy al corriente, pero si sé que son un grupo de microorganismos (no sólo bacterias)

SOY INGENIERO INDUSTRIAL, CON ENFASIS EN PROCESOS PLASTICOS, PRODUCIMOS EN LA ACTUALIDAD PLASTICOS PARA USO AGRICOLA, TALES COMO: BOLSAS PARA SEMILLERO, PARA ENSILAR Y PROTEJER FRUTOS EN DESARROLLO, ASI COMO LAMIAS PARA CONTROLAR LAS FILTRACIONES DE AGUA EN LOTES DE ARROZ, ME PREOCUPA MUCHO LA CONTAMINACION QUE ESTO CAUSA A EL CAMPO Y TENGO MIS DUDAS CON RELACION A LOS ADITIVOS PARA BIODEGRADAR EL PLASTICO DE ORIGEN FOSIL QUE ESTAMOS PROCESANDO.QUISIERA SABER SI UDS ME PUEDEN PROPORCIONAR LITERATURA DE ESTOS ADITIVOS Y DE LA EFICIENCIA REAL EN EL TIEMPO QUE SE HAN OBTENIDO DE LOS MISMOS.TAMBIEN QUISIERA CONTACTAR PROVEEDORES EN COLOMBIA DE POLITILENO DE ORIGEN VEGETAL PARA PRODUCCION DE PELICULA.
GRACIAS.

Ola .. la verdad me interesa mucho el tema pues actualemte realzo una investigacion de acido polilactico para crear cd’s biodegradables a base de maiz .. me gustaria poder saber mas del tema y cuales son las bacterias fermentadoras de este acido y su proceso de polimeracion .. si pudieran ayudarmen con mas informacion les agradeceria … mi correo es: danitorres_012@hotmail.com … espero pronta respuesta gracias.

para poder obtener pla es necesario tener primeramente acido lactico es lo que tengo entendido que es un compuesto derivado de la fermentación de las bacterias lácticas
mi pregunta es:
mas especificamente cual podria ser o cuales podrian ser los procesos de fernmentacion de las bacterias lacticas o en donde se ven reflejados estos procesos de obtencion del acido lactico para luego obtener el pla? me parece muy interesante el tema

Que carateristicas aporta el PLA al empaque?

[...] muy buenos resultados hasta hoy día. Este es un trabajo que realiza en conjunto con el equipo de Biopolímeros de la Universidad Nacional, y junto con otros jóvenes estudiantes de química de la Universidad, [...]

Hola, me interesa saber el grado de pureza química que debe tener el ácido láctico utilizado para la producción del PLA

Hola que tal me gustaria saber la metodologia que emplean para obtener el acido lactico de alguna fuente organica y saber si es posible obtener el acido lactico de la jicama? y q tan caro es obtener peliculas de PLA para la produccion de bolsas para el embalaje de alimentos. y la informacion que me puedas compartir en base a lo que has estudiado por favor !!!!

Hola, muchas gracias por la información, me es de utilidad. Sin embargo tengo un par de preguntas. ¿El ácido poliláctico puede servir para la elaboración de tapas como las de las botellas de refrescos y agua?
¿Estos materiales cuestan más o menos que el plástico tradicional?
Espero me pueda responder, gracias.

Buenos Dias, yo esto desarrollando, proyectos respecto al uso de Biopolimeros, pero principalmente nos hemos basado hasta el momento en los almidones, en este caso tanto de los Acidos Polilacticos (PLA) y el Polihidroxialcanato (PHA)ademas de las plantas ya dichas como la caña de azucar que otras se pueden aplicar, para tener como resultado estos compuestos, y en mi caso la idea es no intervenir con la alimentacion, asi que seria precisamente por medio de materia organica Vegetal que sea ya residuo, como la cascara de arroz, o despues de la produccion de Etanol, a base de palma. Mi correo es juliocesarpiedra@gmail.com

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