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En 1907 Leo Hendrik Baekeland inventó el primer plástico sintético de la historia, al que bautizó baquelita. El singular invento estaba elaborado a partir del petróleo y tenía una característica: estaba compuesto de macromoléculas, es decir, polímeros. Hoy, este término se ha convertido casi en un sinónimo de plástico. El éxito del nuevo material fue inmediato. Era tremendamente versátil, flexible, resistente, insoluble y... perfecto. El plástico no tardó en evolucionar hacia formas mejores hasta convertirse en todo un símbolo del siglo XX. Pero de lo que nadie se percató en un inicio era que el tan querido polímero era altamente contaminante: depende del petróleo (que no es una fuente renovable) y no es biodegradable.
Los bioplásticos son una alternativa "verde" y sostenible a los plásticos tradicionales, y son creados mediante el uso de recursos renovables como el maíz, las patatas, el azúcar o las algas. A diferencia de los plásticos que están hechos a base de petróleo y otros combustibles fósiles, los bioplásticos resultan más ecológicos en tanto que ofrecen una reducida huella de carbono y un uso reducido de dichos combustibles.
El costo de los bioplásticos no es dependiente de los precios en aumento del petróleo, convirtiéndolos aún más en una alternativa segura y viable. El uso de bioplásticos no se limita, según la creencia popular, a productos moldeados como bolsas o utensilios de cocina: se usan en textiles, espumas, productos médicos e incluso en el sector automovilístico.





1.¿Qué es un bioplástico?



En nuestra búsqueda bibliográfica, mayoritariamente hemos encontrado que se denomina "bioplásticos" (BPL) a aquellos materiales plásticos, considerados biodegradables (se degradan por la acción de microorganismos), que tienen su origen en materias orgánicas (recursos agrícolas, forestales y animales) en principio renovables. Es decir, un bioplástico sería un polímero de origen orgánico (biopolímero) catalogado como biodegradable y obtenido a partir de una fuente de materia prima renovable. Aquí los BPL se englobarían dentro de los "plásticos biodegradables" (BDP) que al igual que los BPL se degradan a través de microorganismos, pero que pueden tener su origen en fuentes no renovables (fuentes fósiles: derivados del petróleo).
Sin embargo, según la asociación europea que representa a fabricantes, procesadores y usuarios de bioplásticos y polímeros biodegradables ("European Bioplastics") los bioplásticos pueden definirse como:
(1) Polímeros basados en recursos renovables
- No precisan ser biodegradables o compostables, aunque la mayoría lo son.
(2) Polímeros biodegradables que cumplen todos los criterios de las normas científicamente reconocidas para biodegradabilidad y compostaje de plásticos y productos plásticos
- Pueden tener su origen en fuentes no renovables (recursos fósiles) ya que la biodegradabilidad está más directamente relacionada con la estructura química que con el origen de las materias primas (algunos polímeros basados en monómeros procedentes de la industria petroquímica están certificados como biodegradables o compostables).
Por tanto, para "European Bioplástics" un bioplástico es un plástico cuyo polímero base esté fundamentado en recursos renovables o sea biodegradable cumpliendo todos los criterios de las normas científicamente reconocidas para biodegradabilidad y compostaje de plásticos y productos plásticos (en Europa esta norma es la EN 13432). Esta definición se justifica por el hecho de que, aunque todos los polímeros naturales (y los monómeros que los constituyen) fundamentados en carbono como el almidón son biodegradables, ciertos plásticos basados en monómeros procedentes de recursos renovables pueden perder su condición de biodegradables debido a una modificación química, como pueda ser la polimerización. Por otro lado, hay que tener en cuenta que los plásticos no son productos homogéneos, sino que contienen, además del polímero, aditivos tales como compuestos auxiliares del procesado, agentes estabilizantes, agentes colorantes, cargas, etc. Cada formulación se optimiza de acuerdo a su procesado y aplicación. Por esta razón, a veces no es posible fabricar bioplásticos basados al 100% en materias primas renovables. Sin embargo, los actuales fabricantes de bioplásticos tratan de incorporar en sus formulaciones la mayor proporción posible de materias primas renovables y los bioplásticos actualmente existentes en el mercado contienen porcentajes considerablemente superiores al 50% en peso de materias primas renovables, y algunos polímeros como el PLA o PHA pueden fabricarse con el 100% de materias primas renovables. Los colorantes y aditivos también pueden formularse a partir de materias primas renovables con lo que se consigue que algunos bioplásticos estén compuestos por casi el 100 % de materias primas renovables.

external image innonew0-01_clip_image002.jpgComo ya hemos dicho, un bioplástico es un material natural fabricado con recursos renovables y biodegradables, ya que son fácilmente desintegrados por los microorganismos, dejando residuos como agua y humus. Se sintetizan a partir de bacterias, ácido láctico y celulosa o almidón. Entre las bacterias se encuentra la pseudomona, de la cual se extrae el PHA (polihidroxialcanoato), que se degrada después de 60 días y resiste temperaturas de hasta 120 grados. A partir del ácido láctico se obtiene el PLA (ácido poliláctico), que se degrada después de 60 días y resiste temperaturas de hasta 45 grados.
La disponibilidad de materiales plásticos biodegradables o fácilmente reciclables es uno de los objetivos prioritarios para reducir el volumen de residuos sólidos. El diseño de plásticos biodegradables exige el conocimiento de las condiciones para que ésta se dé. El ambiente más adecuado para la degradación de los plásticos suele ser el suelo. Con gran frecuencia debe iniciarse por alteración física, con fracturas mecánicas ocasionadas por los agentes físicos ambientales, entre los que pueden participar algunos microorganismos, como los hongos. La biodegradación implica un conjunto de procesos enzimáticos y químicos ocasionados por organismos vivos, normalmente bacterias u hongos. La degradación enzimática, por su parte, consiste principalmente en un proceso hidrolítico u oxidativo e incluye dos pasos esenciales:
  • Despolimerización o fragmentación de la cadena polimérica.
  • Mineralización.
La despolimerización es en realidad en parte de manera abiótica, aunque principalmente por enzimas extracelulares, fuera de las paredes celulares del microorganismo. La mineralización tiene lugar intracelularmente y consiste en la conversión del polímero en biomasa, y finalmente en agua y anhídrido carbónico, en condiciones óxicas, y además metano si las condiciones son anóxicas.
Para que la biodegradación tenga lugar son imprescindibles 3 condiciones:
  1. Un sustrato vulnerable. La primera condición exige que el polímero contenga enlaces químicos susceptibles de rotura por hidrólisis o por oxidación. Algunas características negativas para esta degradación son la presencia de ramificaciones, hidrofobicidad, peso molecular elevado y cristalinidad. Las proteínas y los polisacáridos son excelentes prototipos de sustrato de fácil hidrólisis, ya que no suelen presentar ramificaciones ni ser cristalinos y contienen enlaces hidrolizables.
  2. Microorganismos adecuados. En relación con la segunda condición, es frecuente que se requiera más de un microorganismo: uno que produzca las enzimas responsables de la despolimerización y otro capaz de la metabolización mineralizadora. Las proteínas y polisacáridos presentan la ventaja de poder ser degradados por un simple microorganismo.
  3. Un ambiente adecuado. El tercer requisito implica unas condiciones en las que los microorganismos puedan desarrollarse favorablemente: temperatura, grado de humedad, contenido de sales nutrientes, accesibilidad o no de oxígeno, pH, etc.

Uno de los objetivos primarios en el desarrollo de polímeros sintéticos ha sido habitualmente la estabilidad, y los materiales plásticos convencionales son habitualmente resistentes al ataque microbiano. El desarrollo de polímeros biodegradables no ha sido simple, a pesar del interés que significan estos materiales para embalajes y envoltorios de productos alimentarios y no alimentarios, productos de un solo uso, etc. Algunas de las dificultades presentadas pueden ser principalmente:
  • No está perfectamente demostrada la ausencia de efectos ambientales negativos asociados a su uso masivo.
  • Resulta difícil competir económicamente con los plásticos convencionales.
  • No resulta fácil conseguir las propiedades mecánicas y de permeabilidad a al humedad y al oxígeno que presentan los plásticos bioestables.
  • La biodegradabilidad puede imponer condiciones de almacenaje, puede facilitar el ataque por insectos o causar problemas de seguridad de alimentos

El desarrollo de los polímeros biodegradables con utilidad generalizada exige hallar materiales con un tiempo de vida prolongado y bien conocido, idoneidad para las funciones que se pretende que cumplan, estabilidad es su almacenaje y uso, junto a la fácil degradabilidad en el momento y condiciones finales cuando ya es desechado.

Por otro lado, se debe tener en cuenta que la biodegradación de estos materiales exige nuevas condiciones de infraestructura. No se degradan, por ejemplo, en un vertedero, sino que requieren instalaciones de compostaje. En cualquier caso, sería necesario la separación previa de los artículos de plástico biorresistentes, operación que no resulta necesaria cuando la destrucción de los materiales se basa en la incineración. Por otro lado, el compostaje es lento y produce cantidades notables de metano, con sus implicaciones en el efecto invenadero.

Ente los polímeros biodegradables existen diversos polisacáridos y péptidos, naturales o sintéticos, con posibilidades de aplicación. Algunos de los polímeros biodegradables que ofrecen posibilidades constatadas, o que están en fase de experimentación, son el celofán (celulosa regenerada) , el acetato de celulosa, el propionato de celulosa, los éteres de celulosa, los almidones, el colágeno, el gluten y la caseína. Sin embargo, los que ofrecen más ventajas por el momento son los derivados del almidón, el polihidroxibutirato/ valerato (PHBV) y el ácido poliláctico. Los copolímeros conocidos como polihidroxibutirato/valerato, o polihidroxialcanoatos son preparados por fermentación de azúcares. Constituyen un material termoplástico, con buenas propiedades de resistencia a la humedad y baja permeabilidad a la humedad. Esto permite la producción de botellas y otras vasijas, útiles para productos de elevada humedad. El ácido poliláctico, producido también por fermentación de azúcares, es un material termoplástico, cuyas propiedades son susceptibles de modificación para parecerse al poliestireno o al polietileno.

BASF produce un poliéster, Ecoflex, copolímero de 1,4-butanodiol, y ácidos adípico y terftálico, con buenas propiedades termoplásticas, útil para envases semitransparentes, y perfectamente compostable. Es posible combinar almidón y alcohol polivinílico, para dar materiales termoplásticos con propiedades mecánicas similares a las del polietileno de baja densidad. Se pueden fabricar con ellos sacos compostables para residuos de jardinería, cocina, restaurantes, así como superficies protectoras en agricultura. Por moldeo pueden prepararse utensilios biodegradables, como platos, copas, etc., con propiedades semenjantes al poliestireno. También existen proteínas entrecruzadas con almidón que presentan propiedades similares al poliestireno.

La biodegradabilidad y la facilidad de reciclado no cubren todo lo que es de esperar de los nuevos materiales plásticos. Esta condiciones permiten salvar los inconvenientes ocasionados por el plástico por acumulación tras su empleo. Peroel diseño de ste material debe focalizarse en los monómeros y la forma de polimerización para conseguir las propiedades idóneas para su utilización tecnológica sin necesidad de aditivos colorantes, plastificantes, ignífugos, fotoprotectores, etc.

2.¿Por qué surgen los bioplásticos?


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La escasez y el encarecimiento del petróleo, sumado al aumento de las regulaciones medioambientales, actúan de forma conjunta con el fin de promover el desarrollo de nuevos materiales y productos más compatibles con el medioambiente e independientes de los combustibles fósiles. En este contexto, los bioplásticos se ajustan perfectamente a los nuevos requerimientos e inquietudes industriales y sociales.
Para que la producción de materiales plásticos biodegradables (a partir de fuentes renovables) pueda llevarse a cabo de manera que estos nuevos productos se conviertan en una realidad en nuestro día a día, es fundamental desarrollar la tecnología y los conocimientos necesarios que los lleven a ser competitivos dentro del mercado. Es decir, se precisa alta productividad a bajo coste respetando siempre, por supuesto, el medio ambiente.
Los bioplásticos constituyen en la actualidad un campo de interés creciente en sectores industriales diversos (envase, automoción, alimentación, sector eléctrico-electrónico, construcción, medicinas, textil, etc.). Este interés está íntimamente relacionado con la tendencia globalmente extendida, de sustitución de los materiales procedentes de fuentes fósiles por otros procedentes de fuentes renovables y sostenibles.
Por otro lado, cuando uno se sienta delante del ordenador e introduce en cualquier buscador de internet las palabras “plástico” y “océano” puede empezar a hacerse una idea de por qué es crucial investigar para conseguir fabricar plásticos que puedan biodegradarse fácilmente. Titulares como El “séptimo continente”: un basurero flotante en el Pacífico, El confeti plástico invade los océanos o Las gigantescas islas de basura que flotan en nuestros océanos, invaden nuestras pantallas y nos introducen en un pensamiento básico y fundamental pero que aún no ha llegado a calarnos como debería: la presente contaminación marina producida por los desechos plásticos resulta muy preocupante desde un punto de vista ambiental y alimenticio. Actualmente pueden observarse grandes cantidades de fragmentos de plástico flotante en las aguas tanto del Océano Pacífico como del Océano Atlántico, e incluso algunas de estas manchas ya son visibles desde el espacio.
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En rojo se ve la circulación conocida como Giro del Pacífico Norte. Las corrientes naturales, indicadas por flechas, hacen que las toneladas de basura plástica se acumulen en grandes superficies flotantes (Fuente: BBC).


3.Clasificación en función de su origen



Según su procedencia, los bioplásticos pueden clasificarse en:

1. Bioplásticos procedentes total o parcialmente de fuentes renovables
Se incluyen:
a) Los polímeros extraídos directamente a partir de biomasa (como almidón y glucosa).
b) Los polímeros cuyos monómeros pueden producirse mediante fermentación de recursos renovables, aunque el proceso de polimerización posterior sea por vía química convencional. Dentro de este grupo el principal representante es el PLA (poliácido láctico).


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En esta figura se muestra el estado de desarrollo de los principales bioplásticos basados en recursos renovables. En la misma se han incluido también bioplásticos que se describen en el punto 3 por obtenerse por vía biotecnológica aunque en realidad también proceden de fuentes renovables, ya que las bacterias que los producen utilizan como fuente de energía carbohidratos y ácidos grasos.

2.1. Celulosa
Los polímeros basados en celulosa se producen mediante modificación química de de la celulosa natural. Los principales representantes son el celofán, un tipo de celulosa regenerada usada para la fabricación de películas, el acetato de celulosa, el éster de celulosa, la celulosa regenerada para fibras (viscosa/rayón y Lyocell) y los biomateriales compuestos derivados de celulosa.
Las fibras de algodón y madera son las materias primas principales para la producción industrial de celulosa. En el algodón, la celulosa está disponible en su forma prácticamente pura; por el contrario, en la madera está presente junto con lignina y otros polisacáridos (hemicelulosas) de los cuales debe aislarse y purificarse. Aparte de las plantas, ciertas bacterias, algas y hongos producen celulosa.
La celulosa es un polisacárido complejo con morfología cristalina. Se forma por la unión de moléculas de glucosa mediante enlaces β-1,4-O-glucosídico. Es una hexosa que por hidrólisis da glucosa, aunque es más resistente a la hidrólisis que el almidón. La cadena polimérica tiene un peso molecular variable, siendo su fórmula empírica (C6H1005)n, con un valor mínimo de n= 200. La celulosa tiene una estructura lineal o fibrosa, en la que se establecen múltiples puentes de hidrógeno entre los grupos hidroxilo de distintas cadenas yuxtapuestas de glucosa, haciéndolas impenetrables al agua, estructura que hace que sea insoluble en ésta y que origina fibras compactas que constituyen la pared celular de las células vegetales.
2.2. Almidón
Un polímero de almidón es un material termoplástico resultante del procesado del almidón natural por medios químicos, térmicos o mecánicos. Debido a su costo relativamente bajo, son atractivos como sustitutos de los plásticos basados en la petroquímica. Cuando son copolimerizados con otros polímeros pueden obtenerse copolímeros tan flexibles como el polietileno o tan rígidos como el poliestireno.
El almidón es el polisacárido de reserva alimenticia predominante en las plantas. Está realmente formado por una mezcla de dos polímeros, amilosa y amilopectina, constituidos por unidades de glucosa. En el caso de la amilosa las unidades de glucosa están unidas entre ellas por enlaces glucosídicos α-1-4 dando lugar a una cadena lineal con 200-2500 unidades de monómero. La amilosa tiene la facilidad de adquirir una conformación tridimensional helicoidal, en la que cada vuelta de hélice consta de seis moléculas de glucosa. El interior de la hélice contiene sólo átomos de hidrógeno, mientras que los grupos hidroxilo están situados en el exterior de la misma.
En el caso de la amilopectina, aparecen ramificaciones debidas a enlaces α-1-6 localizadas cada 15-25 unidades lineales de glucosa. Los almidones más comunes contienen alrededor del 25% de amilosa y 75% de amilopectina. Las cadenas de almidón se asocian mediante puentes de hidrógeno, formando una hélice doble, que se destruye por calentamiento con agua.
Los almidones comerciales se obtienen de las semillas de cereales particularmente de maíz, trigo, varios tipos de arroz, y de algunas raíces y tubérculos, particularmente de patata, batata y mandioca. El más utilizado para la producción de bioplásticos es el almidón de maíz.
El almidón se diferencia de todos los demás carbohidratos en que se presenta en la naturaleza como complejas partículas discretas (gránulos).
2.3. Poliácido láctico (PLA)
El PLA es el segundo bioplástico producido a gran escala después del almidón. El Poli(ácido láctico) (PLA) es un poliéster alifático derivado al 100% de materias primas renovables, que se produce a partir de ácido láctico.
El ácido láctico (ácido 2-hidroxipropiónico) es el ácido hidroxicarboxílico más simple que presenta un carbono asimétrico, por lo que existen dos estereoisómeros D (+) o L (-). La forma L(-) es la natural. El ácido láctico se produce por fermentación anaerobia de substratos que contengan carbono, ya sean puros (glucosa, lactosa, etc.) o impuros (almidón, melazas, etc.) con microorganismos tales como bacterias del tipo Lactobacillus, Pediococcus, Lactococcus and Streptococcus o ciertos hongos tales como Rhizopus Oryzae. La selección de la bacteria utilizada permite producir solo uno de los isómeros D (+) o L (-).
2.4. Poliésteres a partir de recursos renovables
Aparte del poli(ácido láctico), existen otros poliésteres que pueden producirse a partir de recursos renovables. Estos poliésteres se fabrican a partir de un diol y uno o más ácidos dicarboxílicos.
2.4.1. Poli(tereftalato de trimetilenglicol) (PTT)
2.4.2. Poli(tereftalato de butilenglicol) (PBT)
2.4.3. Poli(succinato de butilenglicol) (PBS)

2. Polímeros biodegradabes basados en monómeros procedentes de la industria petroquímica (polímeros que proceden de la polimerización de monómeros obtenidos de fuentes fósiles)
Dentro de la definición de bioplásticos encajan también este tipo de polímeros por cumplir los criterios de la norma EN 1342 para biodegradabilidad y compostaje de plásticos y productos plásticos. Sus principales representantes son los poliésteres alifáticos y alifáticos - aromáticos así como el poli(alcohol vinílico) y las poliéster-amidas.
Los poliésteres juegan un papel importante dentro de los plásticos biodegradables debido a su potencial de hidrolizarse a través de sus enlaces éster. Como puede verse en la siguiente figura la familia de los poliésteres se puede dividir en dos grandes grupos: alifáticos (lineales) y aromáticos. Dentro de los aromáticos se consideran los poliésteres alifáticos-aromáticos.
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Familia de poliésteres biodegradables


3. Bioplásticos sintetizados por vía biotecnológica
Existen dos vías biotecnológicas para la producción de bioplásticos:
3.1. Proporcionando los monómeros que se necesitan para la síntesis de los bioplásticos, cuya polimerización se lleva a cabo por vía química.
3.1.1. Ácido láctico
3.1.2. 1,3-Propanodiol
3.1.3. Ácido succínico
3.1.4. Ácido adípico
3.2. Sintetizando íntegramente los bioplásticos mediante procedimientos biotecnológicos (fundamentalmente por fermentación microbiana).Aquí, los principales representantes son los polihidroxialcanoatos (PHA)
3.2.1.Polihidroxialcanoatos (PHA)
Los polihidroxialcanoatos son poliésteres sintetizados por ciertas bacterias constituidos por unidades repetitivas de diversos hidroxiácidos o mezclas de ellos. Al igual que el poli(ácido láctico), los PHA son poliésteres alifáticos producidos mediante fermentación de materias primas renovables. Sin embargo, mientras que la producción de poli(ácido láctico) es un proceso en dos etapas (fermentación para obtener el monómero seguida de un paso convencional de polimerización química), los PHA son producidos directamente mediante fermentación de una fuente de carbono por parte del microorganismo.
3.2.2. Poli(ácido γ-glutámico)

4.Producción



Aunque el reemplazo de los plásticos no degradables por biopolímeros totalmente degradables obtenidos a partir de fuentes de carbono renovables parece una gran solución, el precio de los bioplásticos sigue siendo demasiado alto como para que puedan desplazar a los plásticos tradicionales. Es por tanto necesario diseñar estrategias para obtener polihidroxialcanoatos a un coste similar.

La mayoría de los bioplásticos (plásticos de origen biológico) muestran costos de producción más elevados que petroplásticos similares.

El precio final de los biopolímeros depende de varios factores, entre ellos los costos de la producción, el rendimiento de polímero obtenido y los costos de procesamiento. Existen actualmente varios enfoques para lograr producir PHA a precios competitivos.

Producción de PHA en plantas

Las plantas serían la alternativa ideal para la producción de biopolímeros, debido a la posibilidad de cultivarlas en grandes cantidades utilizando la fuente de energía más económica que existe: la luz solar. Se han logrado introducir y expresar los genes bacterianos necesarios para la síntesis de PHA en plantas de cultivo, lográndose obtener pequeñas cantidades de polímero.

Sin embargo, para poder utilizar plantas para la producción de PHA es necesario solucionar una serie de problemas. Por ejemplo, el metabolismo vegetal está altamente compartimentalizado, lo cual complica la tarea, ya que es necesario que los genes PHA se expresen en el compartimiento celular que contiene la mayor concentración de acetil-CoA, y al mismo tiempo impedir que se vea afectado el crecimiento de la planta . Por tanto, si bien existen reportes sobre la producción de PHA en plantas, las células vegetales solo obtienen rendimientos menores al 10 % (10 % del peso seco atribuido al PHA), mientras que algunas bacterias lograr acumular estos biopolímeros, de manera que hasta un 80-90 % del peso seco es atribuible al PHA, convirtiéndolas en candidatos idóneos para la producción de polihidroxialcanoatos a nivel industrial

Producción de PHA en microorganismos

Los polihidroxialcanoatos (PHA) son sintetizados por muchas especies de distintos géneros bacterianos en condiciones de crecimiento caracterizadas por exceso en la fuente carbonada y limitación de otros nutrientes como nitrógeno o fósforo.
Para poder desarrollar un proceso de producción de PHA mediante fermentación utilizando microorganismos es necesario optimizar el rendimiento y la facilidad de purificación del polímero, y fundamentalmente abaratar el costo de los sustratos utilizados para su obtención.
Los primeros procesos desarrollados para la producción de PHA en microorganismos se realizaron mediante fermentación utilizando a la bacteria, Ralstonia eutropha, la cual es capaz de producir PHB a partir de glucosa, o polihidroxibutirato-valerato (PHBV) a partir de glucosa y propionato, sustratos cuyo alto costo incidía en el precio final del polímero obtenido.
Los PHA son producidos por una gran diversidad de bacterias, siendo Cupriavidus necator (antes Alcaligenes eutrophus) una de las más estudiadas. También nos podemos encontrar especies de : Bacillus, Alcaligenes, Pseudomonas, y Halomona.

  • Tabla con algunas de las bacterias productoras de PHAs más importantes.
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Se conocen más de cien especies bacterianas productoras de PHA. Los PHA se acumulan en vesículas intracelulares y su formación está asociada a la deficiencia de algunos nutrientes (nitrógeno, fósforo, potasio, magnesio, entre otros) cuando existe un exceso en la fuente de carbono y como respuesta a diversos factores de estrés ambiental.

  • Ejemplos de bacterias productoras de PHA, fuentes de carbono utilizadas y polímeros obtenidos.
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Dentro de los polihidroxialcanoatos, polímeros producidos, el PHB ha sido el más estudiado, por lo que su mecanismo de síntesis es conocido. De manera general para todo microorganismo productor de PHB, su biosíntesis ocurre como se señala a continuación.
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Las cetotiolasas catalizan la adición reversible de un grupo acetil a una molécula de acetil-Coa. La enzima acetoacetil – CoA reductasa reduce (de manera reversible) las moléculas de acetoacetil – CoA en hidroxibutiril – CoA. Por último, las PHB sintetasas catalizan la reacción de polimerización entre moléculas de hidroxibutirato.

Actualmente, existen varios procesos desarrollados para la producción de PHA por fermentación a partir de sustratos económicos: en Brasil se producen a partir de melaza de caña, y en Estados Unidos y Corea a partir de varios sustratos de origen vegetal.

5.Usos



Agricultura. Uno de los productos emergentes en el sector del bioplástico es el film transparente para invernaderos. Fabricados en su mayoría con almidón, tienen la ventaja de ser totalmente biodegradables y compostables, por lo que sólo hay que dejarlo donde está, o enterrarlo, para que la naturaleza lo descomponga

Medicina. Es sin duda uno de los campos en los que más aplicación están teniendo los nuevos biopolímeros. Hilos de sutura, prótesis y otros materiales sanitarios tienen a menudo el problema de provocar rechazo por parte del organismo. Ahora, los nuevos biomateriales 100% degradables resultan idóneos para estos usos

Alimentación. Los envases de usar y tirar, los productos de catering (platos, cubiertos), las láminas que envuelven algunos alimentos frescos o las botellas de bebidas son algunos de los productos que ya están siendo fabricados con bioplásticos en algunos países.

Juguetes. El sector infantil es uno de los más sensibles a los materiales sintéticos. La empresa Novamont ha lanzado un juego ecológico (Happy Mais) con piezas elaboradas con almidón de maíz y colorante alimenticio que se unen unas a otras con tan sólo mojarlas para crear figuras. Son 100% compostables y... hasta comestibles.

Textil. La moda también se ha puesto ecológica. Prueba de ello es que Versace ha lanzado recientemente su línea de ropa Ingeo hecha de maíz. Esta iniciativa se une a la tendencia actual de fabricar ropa a partir de plástico reciclado, como acaba de anunciar Marks&Spencer para su nueva colección de uniformes escolares, que estarán fabricados a partir de antiguas botellas.


6.Beneficios e Inconvenientes



Los beneficios de los bioplásticos son notables, pues en comparación con los plásticos comunes, su producción, sostenibilidad y su impacto en el medio ambiente son factores que les otorgan cierto margen de ventaja, como se describirá a continuación:
  1. Biodegradables.
  2. Fácilmente reciclables.
  3. Contribución para disminuir la dependencia del petróleo.
  4. Innovación: con nuevos productos se puede dar mayores posibilidades de elección a los consumidores, cambios sociales y estilos de vida así como abrir nuevos mercados, impulsando el crecimiento económico.
  5. Ligeros: se utiliza menos material de empaque, pero con el mismo rendimiento. Esto podría proporcionar un menor contenido en el carbono ambiental a la hora de su fabricación y transporte.
  6. Mayor protección y conservación de alimentos: mediante la mejora de las propiedades de barrera se puede ayudar a mantener la calidad de los alimentos y aumentar la vida útil, sin conservantes químicos adicionales.

Sin embargo, en vista de que para la elaboración de bioplásticos es necesario el uso de derivados vegetales, ello se traduce en un problema para el medio ambiente, debido a que a gran escala se necesita una extracción de diversos recursos naturales. La problemática que se deriva aquí, es que a mayor demanda de bioplásticos mayor será la extracción de estos recursos, lo que repercutiría en complicaciones como: extensas zonas sobreexplotadas de tierra, crisis de alimentos, deforestación, problemas para las cadenas alimenticias, etc.
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Otro problema que involucran los bioplásticos es que debido a que su producción es relativamente nueva, su precio de manufactura no resulta tan económico como su contraparte a base de petróleo (esto depende, claro está, del precio relativo del petróleo). A esto se suma una menor resistencia, pues debido a sus propiedades, no puede compararse a los materiales estándares, ni usarse en aplicaciones muy sólidas como podrían ser las defensas de los vehículos, materiales de construcción y para la industria, tuberías de alta resistencia, entre otras.
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Comparativa entre los plásticos convencionales y los biodegradables

7.Noticias y curiosidades


Chemistry Corner - Bioplastics


La noche temática: océanos de plástico


Plástico hecho sin petróleo


Un equipo de científicos de la Universidad de Utrecht ha conseguido sintetizar un nuevo tipo de bioplástico a partir de material vegetal y sin utilizar petróleo. Esta nueva tecnología emplea un catalizador fabricado con nanopartículas de hierro y es mucho más eficiente que los que ya existían, por lo que con el tiempo podría utilizarse a gran escala.
Desde hace algunos años se están desarrollando diferentes tipos de plásticos que no emplean petróleo como materia prima. Sin embargo, su producción requiere todavía muchos pasos y esto encarece el proceso, por lo que los precios aún no son competitivos. Ahora, la nueva tecnología puesta a punto por el equipo holandés acorta mucho el proceso y lo hace más eficiente. En primer lugar, la biomasa es sometida a altas temperaturas para convertirse en gas. Una vez en este estado, un catalizador lo convierte en etileno y propileno, materiales ampliamente utilizados en la industria del plástico. Este catalizador está formado por nanopartículas de hierro que miden menos de 0,00002 milímetros y se fijan a nanofibras de carbono y otros compuestos para aumentar su estabilidad.
Los investigadores, que publican los detalles del proceso en la revista Science, explican que para la fabricación de este plástico se puede utilizar material vegetal no comestible, como los restos de las podas, por lo que no competirá con los cultivos destinados a la alimentación. Estos restos ya se utilizan como combustibles de segunda generación como el biodiesel y el bioetanol.

8.Bibliografía



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  • De Almeida, Alejandra; .A. Ruiz, Jimena; I. López, Nancy; Pettinari, Mª. Julia. (2004). Bioplásticos: una alternativa ecológica. Quimicaviva número 3. ISNN 1666-7948
  • De Ramón Mestres. Química sostenible. Editorial : Síntesis.
  • Revista Muy Interesante.
  • De Melissa Camacho Elizondo ; José Vega Baudrit ; Allan Campos Gallo
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  • Bioplásticos. Guía práctica de Remar. Septiembre 2011
  • Proyecto de análisis de bioplásticos. Cátedra Ecoembes de Medio Ambiente. Semtiembre 2009.
  • Alejandra de Almeida, Jimena A. Ruiz, Nancy I. López y M. Julia Pettinari. Química viva (2004). Bioplásticos: una alternativa ecológica.
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