Plant Plastics Seed New Tech, De Miatas A Bolsitas De Té

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Los plásticos tienen una reputación mixta, en el mejor de los casos, pero con nuevas técnicas para fabricar polímeros duraderos a base de plantas, los materiales "verdes" ahora están encontrando su camino en todo, desde automóviles hasta adhesivos.

Jacqueline Conciatore es escritora científica de la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos. Ella contribuyó este artículo a WordsSideKick.com's. Voces de expertos: Op-Ed y Insights.

Ya no es común escuchar "¿Papel o plástico?" en el supermercado. En muchas jurisdicciones, la opción de plástico está restringida. Cientos de gobiernos locales de todo el mundo, incluso países enteros, como China e India, prohíben o gravan las bolsas de plástico ligeras de un solo uso.

Cada año en los Estados Unidos, más gobiernos promulgan dichas restricciones, que son parte de un cambio más grande que se aleja del plástico a base de petróleo. A medida que las personas se preocupan más por los desechos destinados a los vertederos (o, lo que es peor, por el océano abierto) y los problemas asociados con los combustibles fósiles, las empresas de todos los tamaños están mirando más allá de los plásticos tradicionales, derivados del petróleo, a las alternativas derivadas de las plantas, o incluso Sintetizado por microorganismos.

Los investigadores del Centro para Polímeros Sostenibles tienen como objetivo desarrollar polímeros económicamente competitivos y amigables con el medio ambiente que superen a sus contrapartes tradicionales. Los bioplásticos se fabrican en su totalidad o en parte a partir de fuentes de biomasa renovables como la caña de azúcar y el maíz, o de microbios como la levadura. Algunos son biodegradables o incluso compostables.

Los investigadores del Centro para Polímeros Sostenibles tienen como objetivo desarrollar polímeros económicamente competitivos y amigables con el medio ambiente que superen a sus contrapartes tradicionales. Los bioplásticos se fabrican en su totalidad o en parte a partir de fuentes de biomasa renovables como la caña de azúcar y el maíz, o de microbios como la levadura. Algunos son biodegradables o incluso compostables.

Crédito: NSF

La revolución bioplástica.

Los bioplásticos se fabrican en su totalidad o en parte a partir de fuentes de biomasa renovables como la caña de azúcar y el maíz, o a partir de la digestión de microbios como la levadura. Algunos bioplásticos son biodegradables o incluso compostables, en las condiciones adecuadas. [Ciencia ciudadana busca limpiar plásticos del Pacífico]

Estos nuevos plásticos, más ecológicos, están surgiendo en todo tipo de lugares, desde bolsas de té hasta medios de impresión 3D hasta implantes médicos.

Según la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU., En 2012, los EE. UU. Generaron casi 32 millones de toneladas de residuos plásticos, pero solo el 9 por ciento se recuperó para el reciclaje, dejando aproximadamente 29 millones de toneladas. Parte de eso termina en vertederos, y parte de ello termina como basura en el suelo o en el océano.

Según la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU., En 2012, los EE. UU. Generaron casi 32 millones de toneladas de residuos plásticos, pero solo el 9 por ciento se recuperó para el reciclaje, dejando aproximadamente 29 millones de toneladas. Parte de eso termina en vertederos, y parte de ello termina como basura en el suelo o en el océano.

Crédito: NSF

En Finlandia, por ejemplo, los consumidores ahora pueden comprar leche en cartones, fabricados por Tetra Pak, que son 100 por ciento a base de plantas. En los Estados Unidos, una pequeña empresa llamada Iris Industries utilizó Kickstarter para despegar con "Denimite", un compuesto azul marmolado hecho de denim reciclado y un agente de unión a resina termoestable que es parcialmente de base biológica. Y Ecovative, financiado por NSF, fabrica un material de empaque llamado Myco Foam que está diseñado para reemplazar el empaque de poliestireno, que afecta a los consumidores conscientes del medio ambiente que, sin embargo, compran comidas para llevar.

Los plásticos de base biológica están en aumento. El próspero mercado europeo de bioplásticos está creciendo en más del 20 por ciento por año. Se espera que la demanda global aumente en un 19 por ciento anual hasta 2017, según el grupo de investigación de mercado Freedonia. Las capacidades de producción global aumentarán en un 400 por ciento para 2018, y la mayoría de los bioplásticos se producirán en Asia, según European Bioplastics (EUBP), una asociación que representa los intereses de la industria en Europa.

El embalaje ha sido, y sigue siendo, uno de los usos más comunes para los bioplásticos, pero hay un crecimiento en otras áreas, como textiles y aplicaciones automotrices.

"Desde prendas deportivas funcionales con mayor transpirabilidad hasta líneas de combustible, los bioplásticos se están extendiendo constantemente a nuevos mercados", dijo el presidente de la EUBP, François de Bie.

Incluso el mercado de autos deportivos aprecia los bioplásticos. Mazda anunció a fines del año pasado que usaría un nuevo bioplástico en el interior (y, eventualmente, en el exterior) de su MX5 Miata. En un comunicado de prensa de diciembre de 2014, la compañía dice que el plástico a base de plantas que desarrolló con Mitsubishi Chemical Corp. puede teñirse y tiene un acabado de mayor calidad y menos tóxico que las superficies pintadas tradicionales.

Del mismo modo, Ford Motor Co. dijo en julio pasado que trabajará con Heinz para fabricar plástico con las pieles de tomate sobrantes, para su uso en soportes de cableado de automóviles y contenedores de almacenamiento.

Una propiedad que los investigadores prueban en plásticos es la elasticidad.

Una propiedad que los investigadores prueban en plásticos es la elasticidad.

Crédito: NSF

Cómo nacen los plásticos

Toda esta actividad es emocionante, pero la mayoría del plástico de hoy todavía proviene de un recurso no renovable: los depósitos de petróleo crudo en la tierra. El aceite se extrae y se envía a una refinería para ser destilado y producir un producto intermedio llamado nafta. El calor intenso ayuda a "romper" la nafta en moléculas de hidrocarburos más pequeñas, como el etileno y el propileno. Estos productos químicos se combinan con un catalizador y se polimerizan para formar cadenas de muchas moléculas enlazadas, los materiales que conocemos como plásticos.

Diferentes tipos de plástico tendrán estructuras poliméricas variables y propiedades distintas (tenacidad, rigidez, resistencia, transparencia, etc.). Luego, los fabricantes compran esos gránulos, gránulos o líquidos de polímero a granel para crear plásticos en diferentes formas utilizando procesos como la extrusión o el moldeo por inyección.

El impulso para utilizar fuentes de alimentación alternativas y más renovables se basa en las crecientes preocupaciones sobre el impacto de los productos petroquímicos en la salud y el medio ambiente, así como en la cautela que siente la gente por confiar en los recursos finitos de combustibles fósiles. Muchos plásticos derivados del petróleo no se descomponen durante cientos, o incluso miles, de años; los enlaces carbono-carbono que forman los polímeros son tan duraderos. Según los Estados Unidos.La Agencia de Protección Ambiental (EPA), en 2012, los EE. UU. Generó casi 32 millones de toneladas de residuos plásticos, pero solo el 9 por ciento de ellos se recuperó para el reciclaje, dejando aproximadamente 29 millones de toneladas. Gran parte del resto termina en vertederos, como basura de tierra o en el océano.

Además, los plásticos de origen petroquímico se han relacionado con problemas de salud como la alteración endocrina, y los estudios muestran que algunos químicos plásticos potencialmente dañinos se acumulan en el cuerpo humano.

Con el apoyo de la National Science Foundation, el químico Marc Hillmyer de la Universidad de Minnesota y un equipo del Center for Sustainable Polymers buscan transformar la forma en que se fabrican y se deshacen los plásticos.

Con el apoyo de la National Science Foundation, el químico Marc Hillmyer de la Universidad de Minnesota y un equipo del Center for Sustainable Polymers buscan transformar la forma en que se fabrican y se deshacen los plásticos.

Crédito: NSF

Plantando el próximo cultivo de plástico.

Para impulsar soluciones, algunos gobiernos están promoviendo economías de base biológica mundiales y nacionales o las llamadas bioeconomías. En 2012, el gobierno de Obama lanzó un Plan nacional de bioeconomía que exige un aumento de la investigación y el desarrollo, la transferencia de tecnología, la capacitación y otros pasos para impulsar la bioeconomía de la nación. Las empresas están interesadas en seguir ese liderazgo; de hecho, pueden estar por delante de los consumidores, algunos de los cuales no están dispuestos a pagar una prima por plásticos más verdes. [Forjado de plástico biodegradable a partir de metano y residuos vegetales]

"Los consumidores quieren estos materiales y quieren ser más sostenibles", dijo Marc Hillmyer, director del Centro de Polímeros Sostenibles (CSP) de la Universidad de Minnesota. "Pero generalmente no lo van a hacer a un costo. Lo que escuchamos de la industria es 'Sí, obviamente tenemos negocios que dependen de las reservas de alimentos petroquímicos, y obviamente queremos ser rentables en esos negocios. Pero queremos para ser parte del futuro también ", agregó Hillmyer.

Casi tres docenas de afiliados de la compañía apoyan el trabajo de CSP, incluidos 3M, Ashland, BASF, Coca-Cola, General Mills, Henkel, Kimberly-Clark, Natureworks y Schlumberger, que conforman el Consejo Asesor Industrial.

Coca-Cola ha sido una de las grandes empresas líderes en el desarrollo de bioplásticos, con un "PlantBottle" reciclable que está hecho parcialmente de PET (poli (tereftalato de etileno)) derivado de la caña de azúcar. El empaque de PlantBottle representa el 30 por ciento del empaque de la compañía en Norteamérica y el 7 por ciento a nivel mundial, "haciendo de Coke el mayor usuario final de bioplásticos del mundo", dijo la compañía. La compañía también ha dicho que quiere que sus botellas estén 100% hechas de plástico a base de plantas para 2020.

Los plásticos alternativos también aparecen en productos de nicho. Por ejemplo, el año pasado, el fabricante de corchos de vino Nomacorc lanzó un corcho reciclable hecho de polietileno a base de plantas renovables, y una empresa finlandesa llamada Ahlstrom vende bolsas de té hechas de ácido poliláctico (PLA), que se deriva de recursos como el almidón de maíz y la caña de azúcar., y es uno de los bioplásticos más utilizados.

El costo del verde

Los investigadores que trabajan con empresas tienen el reto de crear un material que no solo sea biodegradable y no tóxico, sino también rentable.

"Muchas personas, incluyéndonos a nosotros, son muy buenos para hacer polímeros caros que nos ayudan a avanzar en la ciencia básica, pero que no son económicamente tan viables", dijo Hillmyer. "Y entonces, lo que realmente estamos tratando de enfatizar en el centro, de nuevo con información industrial, es ¿cómo lo hacemos económicamente?"

Hasta la fecha, Hillmyer y sus colegas han tenido varias historias de éxito:

  • El centro desarrolló un adhesivo biodegradable, hecho de PLA y un polímero a base de mentol, que algún día podría hacer que el reciclaje de notas adhesivas sea más eficiente y respetuoso con el medio ambiente. (La mayoría de las notas adhesivas son a base de petróleo y tienden a acumular equipos de reciclaje).
  • El centro ha identificado una forma de usar aditivos para mejorar la tenacidad del PLA en un factor de más de 10.
  • Han descubierto un nuevo elastómero de base biológica de alto rendimiento (un polímero elástico parecido al caucho) que podría ser un sustituto económico de los materiales actuales a base de petróleo.

Si usted es un experto de actualidad, investigador, líder empresarial, autor o innovador, y desea contribuir con un artículo de opinión, envíenos un correo electrónico aquí.

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Existen muchos otros desafíos para desarrollar nuevos materiales y llevarlos del laboratorio al mercado.

"Nuestros estudiantes universitarios, graduados y posdoctorados escuchan regularmente a la industria sobre los desafíos que enfrentan [las empresas] cuando intentan introducir un nuevo material en el mercado", dijo la Directora General de CSP, Laura Seifert. "¿Se puede escalar a un proceso industrial de una manera económicamente viable? ¿Se puede utilizar el material en la infraestructura existente, o tenemos que construir una planta completamente nueva para adoptar esta nueva tecnología? Y al final de la vida... ¿Va a causar más daño que bien introducir esto en nuestro flujo de reciclaje? "

"Estos son problemas difíciles", dijo Hillmyer. "Si fuera fácil, alguien lo habría hecho".

Si bien la industria de los polímeros no cambiará de la noche a la mañana, a largo plazo el cambio es inevitable, agregó. "Los estudiantes graduados y los investigadores y doctores postdoctorales... en el centro, están guiados por estos principios. Por lo tanto, no estamos teniendo dificultades para convencerlos de que esto es algo que deberían hacer. Están creciendo en este mundo. [preguntando] '¿Cómo hacemos nuestro mundo más sostenible?' "

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