Fecha de recepción 04/10/2022
Fecha de aceptación: 14 / 11/2022
Pp .45 – Pp. 60
ARK: https://n2t.net/ark:/87558/tekhne.25.3.3
Bioplásticos: Sustentabilidad Ambiental y Principales Tendencias
Gloria Aponte
1
, Beatriz Soledad
2
gapontef@ucab.edu.ve
1
, bsoledad@ucab.edu.ve
2
, bsoledad@unimet.edu.ve
2
Universidad Católica Andrés Bello (UCAB)
12
Universidad Metropolitana (UNIMET)
2
Caracas, Venezuela
Bioplastics: Environmental Sustainability and Main Trends
Resumen
El objetivo de este artículo es presentar un análisis sobre el rol que tienen los materiales bioplásticos (biopolímeros)
en materia de sustentabilidad ambiental y las principales tendencias a nivel mundial. Para ello se realizó un análisis
de la literatura publicada tanto en artículos de revistas y congresos especializados y las solicitudes de patentes en el
período 2011-2021; así como también fuentes de información en el área de mercado. Entre los principales
resultados se encuentran: el impacto ambiental causado por la gran cantidad de materiales de desecho no
degradables está impulsando la investigación para desarrollar nuevos materiales biodegradables que puedan
fabricarse a partir de recursos naturales como biomasa, plantas y bacterias. Hay una intensa actividad de
investigación y desarrollo en el área de bioplásticos a nivel mundial, así lo indican la evolución creciente que
presentan las publicaciones y solicitudes de patentes en el área, así como las tendencias de mercado que cada vez van
incursionando en nuevas áreas con aplicaciones novedosas desplazando así, poco a poco, a los plásticos
convencionales.
Palabras clave:
Bioplásticos; biopolímeros; sustentabilidad ambiental; tendencias.
Abstract
The objective of this article is to present an analysis of the role of bioplastic materials (biopolymers) in terms of
environmental sustainability and the main trends worldwide. For this, an analysis of the literature published both in
articles from magazines and specialized congresses and patent applications in the period 2011-2021 was carried out; as
well as sources of information in the market area. Among the main results are: the environmental impact caused by the
large amount of non-degradable waste materials is driving research to develop new biodegradable materials that can be
made from natural resources such as biomass, plants and bacteria. There is intense research and development activity in
the area of bioplastics worldwide, as indicated by the growing evolution of publications and patent applications in the
area, as well as market trends that are increasingly entering new areas with novel applications thus displacing, little by
little, conventional plastics.
Keywords:
Bioplastics; biopolymers; environmental sustainability; trends.
Revista TEKHNÉ Nº 25.3
Semestre septiembre-enero 2022
ISSN electrónico: 2790-5195
ISSN: 1316-3930
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comercial otorgando el reconocimiento respectivo al autor.
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Bioplásticos: Sustentabilidade Ambiental e Principais Tendências
i. INTRODUCCIÓN
La cantidad de desechos generados por la
población mundial, ha tomado dimensiones
dramáticas y está creando graves problemas
climáticos y de salud. El plástico es una de las
principales fuentes de esta contaminación con un
volumen total de producción en 2020 de 367
millones de toneladas [1]. En las últimas décadas,
el uso descontrolado de dichos materiales para
fines como el embalaje, transporte, industria y
agricultura, tanto en las áreas rurales como en las
urbanas, ha planteado un grave problema para la
eliminación de estos desechos, así como la
contaminación que genera; como ejemplo, las
bolsas plásticas tardan unos 1000 años en
descomponerse. La quema de estos
contaminantes también libera CO
2
y dioxinas,
contribuyendo al calentamiento global. Se ha
demostrado, que los métodos utilizados
comúnmente para la eliminación de plásticos son
inadecuados para una gestión eficaz de los
desechos de los mismos, por ello se está en la
búsqueda de microorganismos que sean eficientes
para la biodegradación de polímeros sintéticos no
degradables. Los polímeros biodegradables o
bioplásticos son derivados de plantas y/o
microrganismos en lugar de combustibles fósiles
[2]. Son materiales cuyas propiedades físicas y
químicas se deterioran rápidamente cuando se
exponen a los microorganismos debido a su
capacidad para degradar, por completo, la mayor
parte de los materiales orgánicos e inorgánicos,
incluidos la lignina, el almidón, la celulosa y las
hemicelulosas [3].
Como resultado de las crecientes
preocupaciones ambientales, así como la presión
legislativa para evitar que se arrojen plásticos no
biodegradables en vertederos y, por otra parte, los
rápidos aumentos en el costo del petróleo, se ha
despertado un gran interés en el desarrollo de
materiales “amigables con el medio ambiente”.
Recientemente, los bioplásticos son uno de los
materiales ecológicos desarrollados más
innovadores. Shamsuddin, et al. [4]. proporcionan
información sobre alternativas a los plásticos
convencionales para mejorar el medio ambiente
terrestre. Estos materiales tienen algunas ventajas
como una menor huella de carbono,
independencia, eficiencia energética y eco
seguridad. Para la sostenibilidad, deben
desarrollarse sistemas de reciclaje así como
tecnologías de producción para los bioplásticos y
Resumo
O objetivo deste artigo é apresentar uma análise do papel dos materiais bioplásticos (biopolímeros) em termos de
sustentabilidade ambiental e as principais tendências mundiais. Para isso, foi realizada uma análise da literatura
publicada tanto em artigos de revistas e congressos especializados quanto em pedidos de patentes no período de 2011-
2021; bem como fontes de informação na área de mercado. Entre os principais resultados estão: o impacto ambiental
causado pela grande quantidade de resíduos não degradáveis está impulsionando pesquisas para desenvolver novos
materiais biodegradáveis que possam ser produzidos a partir de recursos naturais como biomassa, plantas e bactérias.
Existe uma intensa atividade de pesquisa e desenvolvimento na área de bioplásticos em todo o mundo, como indica a
crescente evolução de publicações e pedidos de patentes na área, bem como tendências de mercado que estão cada vez
mais entrando em novas áreas com novas aplicações deslocando assim, pouco a pouco pequenos plásticos convencionais.
Palavras-chave:
Bioplásticos; biopolímeros; sustentabilidade ambiental; tendências.
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GLORIA APONTE, BEATRIZ SOLEDAD
sus subproductos. El uso de dichos materiales
ayudará en la sostenibilidad y el desarrollo,
haciendo que el medio ambiente esté menos
cargado por los gases de efecto invernadero y de
la biomasa residual, ya que ésta será empleada
para la fabricación de estos materiales. Tomando
en consideración la relevancia del tema ambiental
y el rol que puedan tener los bioplásticos en ese
aspecto, se realizó este trabajo donde se expone la
importancia de los mismos en materia de
sustentabilidad ambiental y algunas de las
principales tendencias a nivel mundial relacionadas
con esta materia.
ii. METODOLOGÍA
Para realizar este artículo se utilizó la
técnica de la revisión bibliográfica para recolectar
la información relevante relacionada con los
materiales bioplásticos publicada en el periodo
2001-2021 en la base de datos Lens.org y el
universo de información se acotó a los artículos
publicados en revistas arbitradas, y a los campos
de búsqueda: Resumen, Título, Palabras Clave y
Campo de Estudio. Para el caso de los
documentos de patentes se acotó a las solicitudes
de patentes publicadas en dicho período y a los
campos de búsqueda; Titulo, Resumen y
Reivindicaciones. Una vez obtenido el universo de
información relevante se eliminaron los duplicados
y se procedió a realizar el análisis de la información
utilizando la técnica de análisis de contenido. Para
el caso de las tendencias se utilizó la herramienta
“Analysis” de la base de datos Lens que permite
procesar la información tomando en cuenta los
parámetros que se requieren en función de la
tendencia que se desea analizar. Finalmente, una
vez obtenidos los datos para el periodo de estudio
se procedió al procesamiento y análisis de los
mismos mediante la técnica de Análisis
Bibliométrico. Así mismo se utilizaron fuentes de
información especializadas en el área como es el
caso de European Bioplastics Organization y la
Comisión Económica Para América Latina y el
Caribe (CEPAL) con la finalidad de complementar
el análisis de las tendencias.
iii. BIOPLÁSTICOS: TIPOS, CARACTERISTICAS
Y USOS
Los bioplásticos son productos que tienen
propiedades y aplicaciones muy variadas y se
obtienen de diferentes materias primas y procesos
de manufactura [2]; en la Figura 1 se presentan las
diferentes fuentes a partir de la cual se pueden
obtener los plásticos biodegradables.
Figura 1. PCL: Policaprolactona; PET: Polibutilenterftalato; PHB: ácido polihidroxibutírico; PHH: Polihidroxihexanoato PHV:
polihidroxivalerato.Fuente: [5]
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Existen diferentes tipos de bioplásticos;
Vikhareva et al [5], señalan que se distinguen tres
grupos principales:
a) Plásticos de base biológica o parcialmente
biodegradables, como polietileno (PE),
polipropileno (PP) o tereftalato de
polietileno de base biológica (PET).
b) Plásticos biobasados y biodegradables
como: Acído polilactico (PLA) y
polihidroxialcanoatos (PHA); succinato de
polibutileno (PBS).
c) Plásticos derivados de recursos fósiles y
biodegradables, por ejemplo, adipato-
tereftalato de polibutileno (PBAT)
En la tabla siguiente se presentan los
principales biopolímeros y algunas de sus
características.
En relación a la biodegradabilidad de los
polímeros, es muy importante que todos los
aditivos también sean biodegradables y no tóxicos.
Por lo tanto, los estándares en el caso de los
polímeros compostables requieren probar no solo
los polímeros en sí, sino también todos los aditivos
en el producto final para excluir su efecto negativo
en el compost [5]. La biodegradabilidad de los
polímeros no depende de la base de recursos del
material, sino que está determinada por el tamaño
de la molécula, la estructura química y la presencia
y naturaleza de los grupos laterales, así como por
la micro y macroestructura supramolecular. El
aumento de la biodegradación se ve facilitado por
la presencia de grupos en la cadena del polímero
que se hidrolizan fácilmente, la presencia de
sustituyentes, un aumento en el grado de
sustitución de la cadena y la longitud de sus
secciones entre los grupos funcionales y una
mayor flexibilidad de las macromoléculas [5].
Roopesh y Arhana [6] señalan que, para
el uso de los bioplímeros en aplicaciones médicas,
estos materiales no deben causar reacciones
inmunitarias graves cuando se introducen en los
tejidos blandos o en la sangre de un organismo
huésped. Incluso estos materiales no deberían
provocar respuestas inmunitarias durante la
degradación en el cuerpo. Es importante destacar
que los productos degradados con PHA no son
tóxicos por naturaleza. La biodegradabilidad sin
toxicidad hace que los PHA sean atractivos como
biomateriales para aplicaciones tanto en
dispositivos médicos convencionales como en
ingeniería de tejidos. La biocompatibilidad
mecánica del PHA también se puede cambiar
mediante una mezcla inerte, la combinación de
PHA con otros polímeros y materiales inorgánicos
o la modificación de la superficie hacen posible una
gama más amplia de aplicaciones. Las
características de la matriz polimérica, como la
velocidad de liberación controlada, la degradación,
el hinchamiento y la resistencia, se pueden
controlar con precisión mediante la combinación
apropiada de material adecuado.
Los bioplásticos se utilizan cada vez más en
diferentes sectores de mercados, desde envases,
productos para catering, electrónica de consumo,
automotriz, agricultura/horticultura y juguetes,
revestimiento y adhesivos y fibras hasta textiles y
varios otros segmentos; en la Figura 2, se observa
que la aplicación con mayor segmento de mercado
es la de empaque con un 48% del mercado global.
Sin embargo, la cartera de aplicaciones continúa
diversificándose. Los segmentos, como el
automotriz y el transporte o la edificación y la
construcción, siguen en alza con capacidades
crecientes de polímeros funcionales [7].
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Tabla I. Principales tipos de biopolímeros
No
biodegradable
Polímero
Característica
Tiempo de
degradación
Polietileno
Transparente, plástico, dieléctrico,
resistente a los golpes, baja permeabilidad
al gas y al vapor, fisiológicamente neutro,
se ablanda cuando se calienta (80–120°С),
inodoro.
100-200 Años
Polietilen tereftalato
Amorfa, dieléctrica, resistente a los golpes,
no resistente a la radiación UV.
150 años
Poliamida
[-NH-(CH2)6-NH-CO-
(CH2)8-CO-]
Duradera, resistente al calor, resistente a
productos químicos, resistente a la
abrasión
100 años
Polipropileno
Alta resistencia, baja densidad, resistencia
a golpes y dobleces repetidos, alta
resistencia química, baja permeabilidad al
gas y al vapor
Por lo menos 500
años
Politrimetilenterftalato
Cristal, duradera, resistente al desgaste
Por lo menos 100
años
Biodegradable
Adipato-tereftalato de
polibutileno
Duradero, duro, sólido, resistente a la
fluencia, buen
dieléctrico, vulnerable a la
radiación UV
Menos de seis
meses
Alta resistencia, baja densidad, resistencia
al impacto y múltiples pliegues, excelente
aislamiento eléctrico, alta resistencia
química
Cinco meses
Biológicamente seguro, no tóxico, insoluble
en alcoholes y agua
Tres meses
Son resistentes a la acción del agua
caliente, al mismo tiempo que se
descomponen rápidamente en condiciones
naturales.
Seis meses
Fuente: Adaptado de [5]
Figura 2. Capacidad de producción global de bioplásticos por segmento de mercado
Fuente: [7].
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iv. SUSTENTABILIDAD DE LOS BIOPLÁSTICOS
Tal como se ha mencionado el plástico es
uno de los principales materiales contaminantes
del medio ambiente ya que no son biodegradables,
y son difíciles de reciclar [8]. Por lo tanto, una de
las opciones, para ayudar a disminuir la
contaminación ambiental, es desarrollar una
alternativa para cambiar el uso del plástico
convencional. En ese sentido, las actividades de
investigación y desarrollo en torno a los
bioplásticos tienen un valioso potencial ya que una
variedad de problemas ambientales podrían
resolverse mediante el uso de estos materiales que
inicialmente se podían obtener a partir de recursos
agrícolas tradicionales y renovables como el maíz,
la yuca y el frijol, denominados bioplásticos de
primera generación; sin embargo las
investigaciones han evolucionado hacia la segunda
generación que utilizan renovables no alimentarios
que incluyen la hierba varilla, el aserrín, el cáñamo
y los subproductos obtenidos del procesamiento de
la fuentes de primera generación como cáscaras, y
diferentes tipos de residuos de plantas [9].
Por otra parte, los bioplásticos presentan
mejores propiedades en comparación con el
plástico convencional, tales como: mecánicas y
térmicas, permeabilidad al oxígeno, barrera de gas,
y tasa de transmisión de vapor de agua, así como
también, facilidad de moldeo; todo ello hace que
estos materiales sean una buena alternativa en
comparación con los plásticos convencionales [10].
Además, también tienen características
únicas ya que son biodegradables, ecológicos,
energéticamente eficientes y compostables [4].
Asimismo, el uso de dichos materiales ayudaría a
reducir el espacio para el almacenamiento de
desechos, disminuir las emisiones de gases de
efecto invernadero y reducir el riesgo de
contaminación marina y la salud humana [11]. En
la Tabla 2 se muestra un resumen de las
principales ventajas y desventajas que presentan
los bioplásticos.
Sin embargo, la producción de bioplásticos
como una alternativa sostenible con respecto a los
plásticos convencionales requiere, todavía, por
parte de la comunidad científica, realizar esfuerzos
de investigación y desarrollo para vencer algunos
desafíos, como, por ejemplo: mejorar los procesos
de producción con la finalidad de no perturbar las
fuentes potenciales de alimentos. Algunos de estos
materiales, en particular, aquellos que se modifican
a partir del polímero del ácido poliláctico, solo son
biodegradables en ciertas condiciones de
temperatura y humedad, por lo que esta restricción
debe eliminarse para garantizar que puedan
degradarse en cualquier condición al ser
descartados en los vertederos [12].
En ese sentido han surgido los
denominados bioplásticos de segunda generación,
los cuales deben fabricarse mediante formas de
procesamiento como extrusión, compresión y
moldeo por inyección. Los posibles problemas
ambientales y el impacto de dichos materiales aún
no se han investigado ni comprendido
completamente. Por lo tanto, se necesitan más
estudios para superar las fuentes limitadas
disponibles, aumentar la eficiencia de los recursos
y reducir los problemas ambientales [12]. En este
aspecto el uso de fibras agrícolas representa una
buena oportunidad para lograr la biodegradación
requerida, sin embargo, es necesario mejorar el
rendimiento en los compuestos de fibra natural y
los compuestos verdes con la finalidad de
proporcionar más aplicaciones por parte de la
industria [13].
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Tabla II. Potenciales ventajas y desventajas relacionadas con el uso de los Bioplásticos
Ventajas
Desventajas
Reducir la dependencia de los
combustibles fósiles mediante el uso de
recursos renovables, reemplazando
plásticos existentes con contrapartes de
base
biológica (p. ej., plásticos de uso
inmediato)
Beneficios ambientales potenciales en
términos de reducción del calentamiento
global
El uso de plásticos compostables, en
aplicaciones donde se prevé
contaminación orgánica, simplifica la
gestión de residuos
y la devolución del
carbono al suelo como compost
La digestión anaerobia de plásticos
biodegradables puede producir grandes
cantidades de energía y contribuir a
lograr una relación óptima de carbono a
nitrógeno en
el proceso
Los plásticos biodegradables podrían
reemplazar los plásticos no degradables
en los productos que es probable que se
filtren en el medio ambiente, mitigando
potencialmente la
contaminación plástica
Altos costos de producción y posiblemente
menor rendimiento que los plásticos
convencionales.
Falta de procesabilidad con tecnologías
comunes o falta de conocimientos técnicos
Un pequeño volumen de mercado no justifica
grandes inversiones ni rediseño de marcos
de producción e infraestructura de gestión de
residuos.
Posible competencia de materia prima con la
industria alimentaria y de biocombustibles
Riesgo de ensuciamiento de los flujos de
reciclaje con plásticos biodegradables
Riesgo de vertedero de plásticos
biodegradables que produzcan emisiones de
gases de efecto invernadero
Falta de infraestructura y logística de
compostaje y reciclaje dedicadas
Incertidumbre con respecto a la
biodegradabilidad en diferentes ambientes
abiertos
Fuente: [13].
Otro aspecto importante a tener presente
con respecto a la sustentabilidad de los
bioplásticos y productos biobasados es el ciclo de
vida del material, con la finalidad de incrementar su
sustentabilidad, ya que la mayoría de estos
compuestos se degradan lentamente en
condiciones ambientales, incluso cuando se utilizan
microorganismos; lo que hace necesario establecer
estrategias que permitan gestionar estos
materiales hasta el final de su ciclo de vida. En ese
sentido, algunas de las estrategias más para
reutilizar los desechos de los bioplásticos y
productos biobasados, es el reciclaje y más
particularmente el reciclaje mecánico ya que
permite reducir las emisiones, la huella de carbono
y el consumo de materias primas. El reciclaje
mecánico de plásticos implica la recuperación de
desechos plásticos a través de procesos
mecánicos (separación, trituración, lavado, secado,
regranulación y composición) para producir
materiales reciclados que se pueden convertir en
nuevos productos. A diferencia del reciclaje
orgánico y químico, el reciclaje mecánico tiene
como objetivo reutilizar los plásticos a nivel físico
del material y no a nivel de transformación química
[14]. Sin embargo, el reciclaje mecánico de los
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residuos de envases de plástico posconsumo es un
desafío. Estos residuos son recogidos por
separado por los municipios o recuperados
mecánicamente de los residuos sólidos
municipales. Los concentrados de plásticos
recolectados y recuperados se clasifican
posteriormente en varios "productos clasificados".
Estos productos clasificados incluyen:
película plástica, HDPE, PP, PET y plásticos
mixtos. Las empresas de reciclaje mecánico
convierten estos productos clasificados en
reciclados mediante procesos como el lavado, la
separación por densidad (separación por flotación)
y la composición. Estos materiales reciclados se
utilizan en una amplia variedad de productos que
incluyen madera plástica, tuberías, muebles de
jardín y tarimas [14].
Otro tipo de reciclado que se utiliza es el
reciclado químico o reciclado terciario que permite
transformar los residuos en productos químicos
útiles, tales como monómeros y oligómeros que se
pueden reutilizar para producir polímeros. En este
tipo de reciclaje, se encuentra la pirólisis que es
uno de los métodos más prometedores para los
residuos plásticos que son difíciles reciclarse
mecánicamente o despolimerizarse. Se puede
llevar a cabo a temperaturas considerablemente
más bajas que la incineración y no requieren tantos
pasos de pre-tratamiento como el reciclaje
mecánico. También se encuentra la solvonólisis
que se refiere a la técnica de despolimerización
parcial o total que involucra un solvente, algunas
veces aplicado con calor. En esta categoría
también se encuentra el reciclado enzimático o
microbiano, que consiste en la
despolimerimerización microbiana o enzimática y
es una de las técnicas más nuevas y prometedoras
que mediante la acción de las enzimas y
microorganismos degradan a los bioplásticos de
una manera selectiva y controlada y así recuperar
los monómeros y otros productos químicos de valor
agregado. Otra técnica que se utiliza es la
biodegradación o recuperación orgánica, mediante
la cual se someten los residuos de los bioplásticos
a tratamientos biológicos, cuya biodegradación se
puede realizar de manera aeróbica (en presencia
de oxígeno) o anaeróbica (en ausencia de
oxígeno). El compostaje es una de estas técnicas,
la cual se realiza mediante conversión aeróbica
biológica controlada de los desechos para producir
dióxido de carbono, agua, carbón, minerales,
biomasa y humus, que es muy útil para el
crecimiento de las plantas [15].
Por otra parte, la contribución con la
sustentabilidad de los plásticos biodegradables
también requiere de una mayor comunicación entre
la sociedad y el tejido empresarial para lograr que
la nueva tecnología y la legitimidad de las
empresas que fabrican, comercializan y fomentan
la tecnología sostenible sean asimiladas y puesta
en práctica, adecuadamente, por la sociedad [16].
Es importante resaltar que la industria de
los bioplásticos es aún muy pequeña en volumen y
relativamente nueva, en comparación a la industria
del plástico convencional, por lo que aún existen
una variedad de desafíos relacionados con la
adopción de estos materiales. Entre los desafíos
más relevantes se encuentran los siguientes:
1. Falta de estudios comparables sobre la
evaluación del ciclo de vida: El uso de
diferentes enfoques y metodologías, así como
de diferentes unidades de referencia y fuentes
de datos, dificulta fuertemente la
comparabilidad de este tipo de estudios.
2. Aspectos relacionados con normas y
reglamentos: asociado con la producción de
estándares para definir y evaluar la
compostabilidad y la biodegradabilidad para lo
que en los últimos diez años, se han realizado
muchos esfuerzos en esta materia. Si bien las
normas sobre compostaje industrial pueden
reproducir las condiciones de diseño de estas
instalaciones, las normas de biodegradación
en condiciones menos controladas o no
controladas necesitan más desarrollo; esto
particularmente en el caso de los entornos
naturales [9].
3. Uso de la tierra y el agua: Una preocupación
que se ha expresado es la posible
competencia entre la producción de materias
primas para la bioindustria y la producción
agrícola. A este respecto la European
Bioplastics (2020) indica que, en un futuro
previsible, la producción de bioplásticos
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representará menos del 0,02% del uso del
área agrícola mundial y, por lo tanto, no
compite con la producción de alimentos. Por
otro lado, un informe de Greenpeace señaló
que es importante considerar dónde está
situada la disponibilidad de la tierra y si está
concentrada en pocas regiones; ello con la
finalidad de conocer con mayor certeza como
podría impactar la producción de dichos
materiales en el uso de la tierra. Además, la
producción de bioplásticos requiere un uso
considerable de agua dulce; por ejemplo, el
cultivo de maíz destinado a la producción de
ácido poliláctico [17].
4. Aspectos relacionados con el sistema de
disposición de desechos: los plásticos
biodegradables están diseñados para
descomponerse por completo debido a la
acción microbiana; pero también son
susceptibles a fenómenos de degradación
como la hidrólisis y la degradación térmica,
que generalmente juegan un papel importante
en la tasa de biodegradación. En ese sentido,
la contaminación de plásticos biodegradables
en corrientes de reciclaje de plásticos
comunes sería perjudicial para las propiedades
de los reciclados. La separación y clasificación
de este flujo adicional también puede ser
complejo y costoso [18]. Por lo tanto, con un
aumento en el uso de plásticos
biodegradables, se requerirá una
reorganización en el marco de reciclaje, así
como informar a los consumidores sobre la
forma correcta de desechar dichos productos.
Otro aspecto es que la adopción de
plásticos biobasados, posiblemente, podría
conllevar riesgos (uso de fertilizantes, riesgos
sociales, etc.) así como también presenta sus
ventajas; sin embargo, lo que parece seguro es
que ofrece una alternativa a la producción de
plásticos basada en combustibles fósiles y, por lo
tanto, podría convertirse en una necesidad en el
futuro. Los plásticos biodegradables o
compostables pueden generar problemas si no se
separan de los flujos de reciclaje; en ese sentido,
los materiales deben estar diseñados para
garantizar una degradación efectiva sin causar
problemas tecnológicos mientras conservan sus
propiedades mecánicas durante la fase de “uso”. El
uso de plásticos biodegradables para mitigar la
contaminación ambiental por fugas en ambientes
abiertos es otra ventaja que también es motivo de
discusión en la comunidad científica, ya que la
condiciones en ambientes naturales son dinámicas,
y cambian mucho dentro de las regiones
geográficas y las estaciones; además, el tamaño y
la densidad de los desechos plásticos, así como la
aglomeración con otros materiales, pueden influir
en el resultado.
v. PRINCIPALES TENDENCIAS DE LOS
BIOPLÁSTICOS
El interés, cada vez mayor, hacia los
bioplásticos que muestra la comunidad científica a
nivel mundial se ve reflejado en las actividades de
investigación y desarrollo que se han venido
realizando; ello se demuestra en la evolución de
las publicaciones en cuanto a artículos y solicitudes
de patentes, la cual presenta una tendencia
creciente sostenida durante en las últimas dos
décadas (ver Figura 3). Estados Unidos y China
lideran las publicaciones en el área (ver Figura 4);
mientras que, a nivel de instituciones, la Academia
de Ciencias de China y Rusia son las que
presentan mayor cantidad de artículos publicados.
Al desglosar cómo se ha distribuido el
esfuerzo de investigación y desarrollo con respecto
al tipo de plásticos biodegradables, se observa que
el material con mayor cantidad de solicitudes de
patentes está concentrado en aquel que contiene
ácido poliláctico (ver Figura 5). Esta tendencia
también se ve reflejada en el mercado ya que este
bioplástico tiene el mayor segmento de mercado
con un 18,7% a nivel mundial [7]. Dicho material es
el más utilizado en el sector de empaques flexibles
y rígidos, así como en bienes de consumos y en la
fabricación de textiles.
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Figura 3. Evolución de las publicaciones y solicitudes de patentes sobre bioplásticos a nivel mundial
Fuente: Elaborado utilizando los datos extraídos de la base de datos Lens.org [19].
Figura 4. Principales países con mayor cantidad de publicaciones bioplásticos a nivel mundial
Fuente: Elaborado utilizando los datos extraídos de la base de datos Lens.org [19].
Figura 5. Solicitudes de patentes a nivel mundial por tipo de bioplástico.
Fuente: Elaborada por las autoras utilizando la base de datos Lens.org [19].
En relación al esfuerzo con respecto al
desarrollo de tecnologías, Estados Unidos se
presenta como el líder en el área con la mayor
cantidad de solicitudes de patentes en el período
de estudio, seguido de China; por otra parte, es
importante resaltar que el 25% de las solicitudes de
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Cantidad de artículos y
solicitudes de patentes
publicadas
Artículos
Solicitudes de patentes
0 2000 4000 6000 8000 10000
Estados Unidos
India
Reino Unido
Italia
Brasil
Cantidad de publicaciones
0
500
1000
1500
Cantidad de solicitudes
de patentes
Polihidroxialcanoato
Ácido poliláctico
Poli-3-hidroxibutirato
Poliamida "11"
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patentes corresponden a solicitudes
internacionales (WIPO) (ver Figura 6), lo que es un
indicador de la importancia de las tecnologías
protegidas que pudieran tener en el mercado.
Figura 6. Principales países con mayor cantidad de solicitudes de patentes a nivel mundial
Fuente: Elaborada por las autoras utilizando los datos obtenidos de la base de datos Lens.org [19].
Este interés en los bioplásticos también
se observa en un crecimiento constante del
mercado debido a una demanda creciente
combinada con la aparición de nuevas
aplicaciones y productos cada vez más
sofisticados (ver Figura 7). Según las últimas
proyecciones realizadas por European
Bioplastics Organization [7].la capacidad de
producción mundial de dichos materiales
aumentará de alrededor de 2,42 millones de
toneladas en 2021 hasta aproximadamente
7,59 millones de toneladas en 2026. Señalan
Arikan et al [20], en la actualidad, alrededor del
50% se ha producido actualmente en países
asiáticos. Los países europeos son el segundo
centro de producción de dichos materiales con
sólo un 20% de cuota de mercado. Sin
embargo, todas estas predicciones dependen
de la adaptación y desarrollo de tecnologías de
producción a escala industrial. Aunque los
países en desarrollo tienden a adoptar los
métodos tradicionales de producción de
bioplásticos actualmente en uso, las
tecnologías innovadoras dirigen las industrias
de con un enfoque competitivo.
Por otra parte, los países
industrializados han venido diseñando e
implementando políticas ambientales que
favorecen la producción de bioplásticos o
productos biobasados. En el caso de China ha
adoptado políticas que promueven el uso de la
economía circular con la finalidad de reducir el
daño ambiental que ha causado el proceso de
industrialización del país y convertirse en una
sociedad orientada a la innovación y ser líder
mundial en ciencia y tecnología para el año
2050 [21]. Con respecto a Estados Unidos, sus
acciones están dirigidas a reducir la
dependencia del petróleo, aumentar la compra
y el uso de productos biobasados con la
finalidad de impulsar el desarrollo económico
aumentando el uso de recursos renovables. Por
otra parte, las políticas implementadas por
Alemania son el producto del trabajo conjunto
de diferentes organismos pertenecientes a los
sectores académicos, industrial, de
investigación, así como de los entes
gubernamentales, con el objetivo de posicionar
al país en materia de energías renovables,
bioeconomía y bioplásticos, entre otros
aspectos.
Para Japón, el objetivo principal de las
medidas adoptadas en esta materia es
promover la utilización de la biomasa, reducir el
consumo de recursos fósiles y mitigar el
calentamiento global mediante el uso de la
biotecnología. La puesta en práctica de estas
medidas ha llevado a empresas como Toyota y
Nippon Denki Kabushiki-gaisha (NEC) a
acelerar sus niveles de investigación y
desarrollo en plásticos biobasados y así
0 5000 10000 15000 20000 25000
Estados Unidos
China
Japón
Canadá
México
Cantidad de solictudes de patentes
Principales países
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aumentar el contenido de base biológica de sus
productos. España ha centrado sus medidas en
función de establecer canales multilaterales de
comunicación estable, eficientes entre los
diferentes actores del sistema ciencia-
tecnología-empresa para fomentar la
innovación biotecnológica, la transferencia de
tecnología con beneficios tangibles a la
sociedad [21. Por su parte, Malasia aspira a
hacer de la biotecnología y la bioeconomía sus
motores de crecimiento económico para utilizar
la abundancia de recursos naturales y la
biodiversidad. El sector público juega un papel
integral en el desarrollo del sector, y existen
varios incentivos para que el sector privado
participe activamente y forje la colaboración
con el sector público. En el caso de Italia, las
redes en la industria italiana de bioplásticos son
densas y altamente inclusivas, aunque están
formadas principalmente por empresas. La
única política gubernamental italiana en materia
de bioplásticos es prohibir la distribución de
bolsas de plástico tradicionales, permitiendo
sólo la comercialización de bolsas
biodegradables de un solo uso y reutilizables
de larga duración. Han conformado un cluster
con los sectores más innovadores del país y
uno de ellos está enfocado en la química verde
y tiene la responsabilidad de desarrollar la
agenda estratégica de Investigación y
Desarrollo y el plan de acción de
implementación sobre una bioeconomía para
Italia [21]. En la Tabla 3 se presentan algunas
de las políticas que han sido adoptadas por
ciertos países industrializados en el transcurso
de los últimos años.
Figura 7. Capacidad de producción global de los bioplásticos por segmento de mercado
Fuente: [2]
En el caso de los países latinoamericanos,
existen algunas alternativas puntuales con
respecto a reducir el consumo y uso de plásticos
convencionales; en ese sentido se ha utilizado
almidón o proteína de plantas como la caña de
azúcar para generar los materiales básicos de
hidrocarburos necesarios para crear bioplásticos.
Sin embargo, su producción es más costosa, por lo
que por ahora los proyectos no son
económicamente rentables [22].
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Tabla III. Políticas que fomentan el uso y desarrollo de bioplásticos o productos biobasados
País
Política adoptada/año
Referencia
China
Cleaner Production Promotion Law (2002); Environmental
Information Disclosure Decree (2008); Law on Promoting
Circular Economy ( 2009); Plan de Desarrollo Sustentable
(2002); Plan para el Desarrollo de la Ciencia y la Tecnología
(2006)
[23], [24],
Estados
Unidos
BioPreferred Program (2002); The National Bioeconomy
Blueprint (2012)
[25], [26]
Alemania
Clusters BioIndustrie 2021; Bioeconomy Research and
Technology Council; National Research Strategy Bioeconomy
2030: Our Route towards a Biobased Economy
[27,28],
[29]
Japón
Biotechnology Strategic Scheme (2002); The Biomass Nippon
Strategy (2002); Science and Technology Basic Plan
[30]
España
The Spanish Technological Biomass Platform (2007); Platform
of Biotechnological Markets (2010); National Food and
Agriculture and Forestry Innovation and Research Program
(2015)
[31], [32]
India
First National Biotechnology Development Strategy (2007);
The National Biotechnology Development Strategy-2015–2020
[33]
Malasia
National Biotechnology Policy 2005); National Bioeconomy
Programme; Bioeconomy Transformation Program
[34], [35]
Italia
Processes and Resources for Innovation and National Growth
(SPRING)
[36], [37]
Indonesia
Grand Strategy of Agricultural Development 2015–2045
[38].
Tailandia
National Roadmap for the Development of Bioplastics Industry
(2008)
[39]
Canadá
The Canadian Blueprint: Beyond Moose and Mountains (2008)
[40].
Fuente: Elaborado por las autoras.
vi. CONCLUSIONES
El impacto ambiental causado por la gran
cantidad de materiales de desecho no degradables
está impulsando la investigación para desarrollar
nuevos materiales biodegradables que puedan
fabricarse a partir de recursos naturales como
biomasa, plantas y bacterias. Los nuevos
desarrollos de bioplásticos en el futuro pueden
causar que se incremente la eficiencia en la
producción, se desarrollen nuevas aplicaciones y
existan nuevas oportunidades para los dichos
materiales. Además, la biotecnología de
microorganismos brinda una oportunidad para la
fabricación de los mismos porque podría aplicarse
y comercializarse significativamente para diversas
industrias, como la agrícola, médica, farmacéutica,
veterinaria, etc.
Los bioplásticos producidos a partir de
materiales biobasados y materiales biodegradables
tienen un gran potencial de ser compostables. El
desarrollo reciente de tecnología, la innovación
continua y el apoyo global son importantes para
comercializar y demostrar dichos materiales. Sin
embargo, los plásticos biodegradables deben
basarse en un sistema integrado respetuoso con el
medio ambiente para aumentar la sostenibilidad de
los materiales y procesos a lo largo de su vida útil.
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Las principales tendencias indican que hay
una intensa actividad de investigación y desarrollo
en el campo de los bioplásticos tal como lo
evidencian la evolución de las publicaciones y las
solicitudes de patentes nivel mundial en el periodo
2001-2021, cuya tendencia es creciente y
sostenida. Asimismo, los países con mayor
cantidad de publicaciones son Estados Unidos y
China; mientras que, a nivel de instituciones, la
Academia de Ciencias de China y Rusia son las
que presentan la mayor cantidad de artículos
publicados. En relación al esfuerzo con respecto al
desarrollo de tecnologías, Estados Unidos se
presenta como el líder en el área con la mayor
cantidad de solicitudes de patentes en el período
de estudio, seguido de China; por otra parte, es
importante resaltar que el 25% de las solicitudes de
patentes corresponden a solicitudes
internacionales lo que es un indicador de la
importancia de las tecnologías protegidas que
pudieran tener en el mercado. Por otra parte, el
bioplástico que presenta la mayor cantidad de
publicaciones en el período estudiado es el ácido
poliláctico; esta tendencia también ve reflejada en
el mercado ya que este producto tiene el mayor
segmento de mercado con un 18,7% a nivel
mundial.
Con respecto al mercado, presenta un
crecimiento constante debido a una demanda
creciente aunada a la aparición de nuevas
aplicaciones y productos cada vez más
sofisticados. Las últimas proyecciones indican que
la capacidad de producción mundial de bioplásticos
aumentará de alrededor de 2,42 millones de
toneladas en 2021 hasta aproximadamente 7,59
millones de toneladas en 2026. Estos materiales se
utilizan cada vez más en diferentes sectores de
mercados, desde envases, productos para
catering, electrónica de consumo, automotriz,
agricultura/horticultura y juguetes hasta textiles y
varios otros segmentos. El empaque sigue siendo
el segmento de mercado más grande con el 48%
(1,15 millones de toneladas) del mercado total de
bioplásticos en 2021. Sin embargo, la cartera de
aplicaciones continúa diversificándose; los
segmentos, como el automotriz y el transporte o la
edificación y la construcción, siguen en alza con
capacidades crecientes de polímeros funcionales.
En materia de políticas que puedan
fomentar la producción y el uso de bioplásticos, los
países industrializados han venido diseñando y
puesto en práctica algunas estrategias y políticas
ambientales que favorecen la producción y uso de
dichos materiales; sin embargo aún se encuentran
en etapas tempranas de su implementación y
requiere de un mayor esfuerzo por parte de los
gobiernos, empresas y comunidades para
implementar las mejoras respectivas de acuerdo
con los resultados que van obteniendo.
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