Índice

1. Tipos
2. Toxicidad
3. Mercado y regulación
4. Referencias
  1. Tipos y aplicacionesLos bioplásticos se utilizan como alternativas a los plásticos convencionales derivados de combustibles fósiles y se utilizan cada vez más en materiales en contacto con alimentos (FCMs). Por ejemplo, la compañía Coca Cola ha lanzado recientemente su botella Plant, que está fabricada en parte con plásticos de base biológica, y Danone está utilizando polilactida (PLA) para sus vasos de yogur. Existen dos tipos diferentes de bioplásticos: biopolímeros y plásticos biodegradables. Otras dos definiciones específicas para los bioplásticos son los plásticos oxobiodegradables y bionanocompuestos.Los biopolímeros o polímeros de base biológica se fabrican a partir de los recursos de base biológica, aunque en la práctica el contenido de esos recursos de base biológica puede variar [1]. La biomasa puede, o bien extraerse directamente de las plantas (almidón, celulosa), o estar producida por microorganismos mediante procesos fermentativos (por ejemplo, polihidroxialcanoatos (PHA)). La biomasa puede ser tanto de materia prima de primera generación (por ejemplo, maíz, caña de azúcar) o de cultivos no alimentarios (materia prima de segunda generación, por ejemplo material lignocelulósico). Los biopolímeros no son necesariamente biodegradables.

Figure 1: Bioplastics – Material source and biodegradability

 

Los plásticos biodegradables pueden estar hechos de recursos tanto naturales como fósiles, y son biodegradados por microorganismos en su ambiente natural. Los productos de este proceso son energía, biomasa, agua y dióxido de carbono o metano, dependiendo de la presencia o ausencia de oxígeno. Si los plásticos biodegradables se degradan de conformidad con las normas que regulan la compostabilidad, como la norma europea EN 13432,  pueden ser etiquetados como compostables.

Los plásticos oxobiodegradables se componen principalmente de poliolefinas tales como polietileno (PE) y polipropileno (PP), que contienen otros aditivos químicos destinados a acelerar la degradación. Los plásticos oxo-biodegradables no se degradan de acuerdo con las normas mencionadas anteriormente.

Bionanocompuestos son biopolímeros que se han estabilizado mediante nanopartículas [2]. Las nanopartículas mejoran las propiedades técnicas, como barrera, térmicas, químicas o la estabilidad mecánica e incluyen nanoarcillas y nanoplata [3]. Los siguientes bioplásticos, que son de base biológica y biodegradable en un grado variable, son relevantes para los FCMs (Figura 1) [4]:

Polímeros a base de almidón
  • Polisacárido biodegradable
  • Alternativa al poliestireno (PS)
  • Se utiliza en el envasado de alimentos, vajillas y cubiertos           desechables, cápsulas de la máquina de café, botellas
Polímeros a base de celulosa
  • Polisacárido biodegradable
  • Barrera vapor de agua baja, malas propiedades mecánicas,mala procesabilidad, fragilidad (polímero de celulosa pura)
  • Regulado mediante 2007/42 / CE
  • Recubrimientos de películas de celulosa compostable
  • Se utiliza en el envasado de pan, frutas, carne, productos secos, etc.
Polilactida (PLA)
  • Biodegradable, poliéster termoplástico
  • Posible alternativa de polietileno de baja y alta densidad: (LDPE y HDPE), poliestireno (PS), y politereftalato (PET)
  • Transparente, contenedores rígidos, bolsas, tarros, películas
Polihidroxial-canoatos (PHA)
  • Poliéster biodegradable
  • Familia de muchos polímeros químicamente diferentes
  • Fragilidad, rigidez, inestabilidad térmica
Biopolipropileno (PP) y biopolietileno (PE)
  • Polímero de vinilo no biodegradable
  • Principalmente basado en la caña de azúcar
  • Propiedades físico-químicas idénticas
Partially biobased (PET)
  • Alternativa al PET convencional
  • Hasta un 30% de materias primas de base biológica
  • Utilizado en botellas
Furanoato de Polietileno de base biológica(PEF)
  • Poliéster aromático no biodegradable
  • Mejor función de barrera que PET
  • Hasta el 100% de materias primas de base biológica
  • Puede utilizarse en el futuro en botellas, fibras, películas
(Co) Poliésteres alifáticos
  • Polímeros biodegradables
  • incluye, por ejemplo, succinato de polibutileno (PBS), succinato de polietileno (PES), y adipato de polietileno (PEA)
  • Se utiliza en los cubiertos desechables
(Co) Poliésteres alifáticos – aromáticos
  • Polímeros biodegradables
  • incluyen, por ejemplo, adipato-tereftalato de polibutileno    (PBAT), tereftalato-succinato de polibutileno (PBST).
  • Se utiliza como envases desechables de comida rápida, PBAT para películas de plástico
Polycaprolactone (PCL)
  • Poliéster biodegradable
  • Temperatura de fusión baja, fácilmente biodegradable
  • Se utiliza en aplicaciones médicas, como mezclas de PCL en FCMs
Alcohol polivinílico (PVOH)
  • Polímero de vinilo biodegradable
  • Se utiliza para revestimientos, adhesivos, y como aditivoen la producción de papel y cartón
Poliamidas (PA)
  • Polímero no biodegradable
  • Utilizado en polímeros de alto rendimiento, generalmente noen FCMs
Otros
  • Bioplásticos de origen animal (chitosan)y proteínico (proteína aislada de soja, gluten y zeína)

Por lo general, los plásticos biodegradables puros no dan tan buen resultados como los plásticos convencionales. Se han mejorado las propiedades de los materiales añadiendo productos químicos, que incluyen antioxidantes, estabilizadores para luz y UV, agentes de liberación, agentes de reticulación y muchos otros.

  1. Toxicidad

Los polímeros a partir de monómeros de celulosa y almidón, así como los de PHB y PLA, se consideran no perjudiciales para la salud [5, 6]. Este dato contrasta con las propiedades toxicológicas de muchos otros monómeros utilizados en materiales de envases plásticos (por  ejemplo, bisfenol A (BPA), bisfenol S (BPS), cloruro de vinilo y acrilamida). Sin embargo, generalmente se utilizan más aditivos en los bioplásticos que en los plásticos convencionales. Las diferentes propiedades físico-químicas de los FCMs de origen biológico pueden desembocar en mayores o menores tasas de migración de aditivos. Los bioplásticos puros suelen ser menos estables y tienen una barrera de difusión menor que los plásticos convencionales. La migración de los PLA y polímeros derivados del almidón es baja [3, 5, 7]. En los plásticos oxobiodegradables, los agentes degradantes son una fuente adicional de migración de productos químicos, entre otros aditivos. En su publicación de 2011, Ammala y colegas ofrecen una visión general de las agentes degradantes comerciales y potenciales, incluyendo benzofenonas y di-tiocarbamatos [8]. En cuanto a los bio-nanocompuestos, 3 de 4 estudios han mostrado efectos citotóxicos en las nanoarcillas [9-12]. Sin embargo, estos estudios no permiten  sacar conclusiones sobre el potencial tóxico de los bionanocompuestos, debido a la gran variación entre los nanomateriales, incluso entre aquellos que derivan de un mismo lote, y a la falta de condiciones  estandarizadas en los tests.

  1. Mercado, regulación y normativa

En 2012, los bioplásticos suponían el 0.5% de la demanda mundial de plásticos según la asociación “European Bioplastics” y “Plastics Europe”. En 2007, el almidón tenía el 50% de la cuota de mercado de los bioplásticos, seguido de cerca por los PLAs [4]. Las aplicaciones de los bioplásticos se distribuyen como se muestra en la figura 2 [13].

Si bien en la actualidad sólo el 0,01% de la masa la tierra cultivable se utiliza para el cultivo de las materias primas utilizadas para los bioplásticos, la sustitución de todos los plásticos con bioplásticos requeriría el uso de un 7% de la tierra cultivable a nivel mundial.

Plastics Europe y European Bioplastics sugieren el uso de sistemas de certificación de sostenibilidad para garantizar un abastecimiento sostenible. Los que se oponen argumentan que el cultivo de cosechas para los bioplásticos requiere una agricultura muy intensiva incluyendo el uso de fertilizantes, pesticidas, elevado consumo de agua y posiblemente plantas modificadas genéticamente, lo que resulta incompatible con una agricultura sostenible.

Se dispone de diversas etiquetas para certificar un producto bioplástico. Las etiquetas certifican el potencial de biodegradabilidad o compostabilidad de un material en las condiciones definidas en la normativa correspondiente. Como los vertederos utilizados para la eliminación de basura suelen proporcionar condiciones anaeróbicas, obstaculizan muchos procesos biológicos necesarios para la descomposición. Otra de las preocupaciones expresadas en relación con los plásticos biodegradables es la posible acumulación de metabolitos en las instalaciones de compostaje industrial. El ensayo del compost final para los metales pesados ​​y otros productos químicos tóxicos es necesario, pero puede resultar difícil y costoso.

El uso de la Evaluación del Ciclo de Vida (LCA: life cycle assessment) para evaluar el impacto medioambiental de los materiales de envasado, incluidos los bioplásticos, ha proporcionado resultados muy dispares, como consecuencia de la diversidad de criterios y supuestos aplicados. A nivel general, al usar LCA, es importante tener en cuenta el mayor número de categorías de impacto medioambiental posibles a la hora de elegir un material alternativo. Normalmente, los bioplásticos tienen calificaciones más bajas en equivalentes de energía y dióxido de carbono, pero tienen un potencial de eutrofización más elevado. Con métodos estándar de LCA, actualmente no se tienen en cuenta la migración química y los consecuentes efectos en la salud humana durante la fase de uso real.

En Europa, los bioplásticos están reguladas en el Reglamento Europeo CE 10/2011 y las sustancias utilizadas en la fabricación de bioplásticos deben estar incluidas en el Anexo I de dicho Reglamento. Las películas de celulosa regenerada están específicamente reguladas en la Directiva Europea 2007/42/CE. Las sustancias utilizadas en nanoformas requieren una autorización expresa de acuerdo con el artículo 9, CE 10/2011. Actualmente, el negro de carbón, el nitruro de titanio y el dióxido de silicio están autorizados como nanopartículas para su uso en materiales plásticos en contacto con alimentos. En la ley estadounidense que regula los materiales en contacto con alimentos, los bioplásticos están regulados de la misma manera que otros materiales en contacto indirecto con alimentos (véase también  el artículo de FPF sobre la regulación de los FCM). La legislación alimentaria de Estados Unidos aún no distingue en sus autorizaciones entre las nano o macroformas de una sustancia. Sin embargo, en EEUU, el uso de nanopartículas de arcilla en contacto con los alimentos está generalmente reconocido como seguro (GRAS).

Además de esta regulación, existen normas sobre compostabilidad, biodegradabilidad y determinación del contenido de carbono de base biológica. Organizaciones de certificación como DIN CERTCO, Vincotte, Instituto de Productos Biodegradables y Asociación de Bioplásticos de Japón verifican las afirmaciones con respecto a la biodegradabilidad o compostabilidad y permiten el etiquetado con el logotipo correspondiente, incluyendo los logotipos “seedling”, “OK Compost” y otros, que especifican el porcentaje de contenido de base biológica.

Leer más

El dossier completo en el que se basa este artículo puede ser recuperado como archivo pdf (en inglés).

  1. Referencias

1. Vert, M. et al. (2012). “Terminology for biorelated polymers and applications (IUPAC Recommendations 2012).” Pure Appl Chem. 84:377-410.

2. Rhim, J.-W. et al. (2013). “Bio-nanocomposites for food packaging applications.” Prog Polym Sci. 38:1629-52.

3. Avella, M. et al. (2005). “Biodegradable starch/clay nanocomposite films for food packaging applications.” Food Chem. 93:467-74.

4. Niaounakis, M. (2013). “Biopolymers: Reuse, Recycling and Disposal. Elsevier, Amsterdam.

5. Conn, R.E. et al. (1995). “Safety assessment of polylactide (PLA) for use as a food-contact polymer.” Food Chem Toxicol. 33:273-83.

6. Zhu, J. et al. 2014. “Structural changes and triacetin migration of starch acetate film contacting with distilled water as food simulant.” Carbohydr Polym. 104:1-7.

7. Clarke, K. et al. 2012. “Oral 28-day and developmental toxicity studies of (R)-3-hydroxybutyl (R)-3-hydroxybutyrate.” Regul Toxicol Pharmacol. 63:196-208.

8. Ammala, A. et al. 2011. “An overview of degradable and biodegradable polyolefins.” Prog Polym Sci. 36:1015-49.

9. Houtman J, Maisanaba S, Gutiérrez-Praena D, et al. 2014. Toxicity assessment of organomodified clays used in food contact materials on human target cell lines. Appl Clay Sci. 90:150-8.

10. Maisanaba S, Puerto M, Pichardo S, et al. 2013. In vitro toxicological assessment of clays for their use in food packaging applications. Food Chem Toxicol. 57:266-75.

11. Sharma AK, Schmidt B, Frandsena H, et al. 2010. Genotoxicity of unmodified and organo-modified montmorillonite. Mut Res. 700:18-25.

12. Li PR, Wei JC, Chiu YF, et al. 2010. Evaluation on cytotoxicity and genotoxicity of the exfoliated silicate nanoclay. ACS Appl Mater Interfaces. 2:1608-13.

13. European Bioplastics. ” 2014. [http://en.european-bioplastics.org/]

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