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Materiales a partir de Almidón Termoplástico

AlmidnEl ser humano como especie lleva el equilibrio ambiental a escenarios peligrosos, debido a la sobreexplotación de los combustibles fósiles para la producción de energía o de bienes de consumo. En el caso de estos últimos, la sociedad actual se ha vuelto tan dependiente de los materiales plásticos que es impensable eliminar el empaque y embalaje sintético de un anaquel. Un problema derivado del uso excesivo de este tipo de material es el incremento radical de estos desechos que terminan en los tiraderos municipales. Por su naturaleza inerte, la mayor parte de los residuos sólidos plásticos no contaminan la tierra, aunque sí generan polución visual y pueden afectar a la fauna cuando son accidentalmente tragados por animales terrestres o marinos.

Una forma de resolver este problema de uso excesivo de combustibles fósiles y de desecho de material plástico es el reciclado. Sin embargo, en muchos lugares no se fomenta la separación adecuada de la basura desde los hogares, y en aquellos sitios donde existe la cultura de la clasificación de residuos sólidos, sólo un porcentaje muy limitado de los desechos está sujeto a un proceso que permita su reutilización, debido a consideraciones económicas, como el costo de la resina reciclada con respecto a la virgen, o a razones técnicas, como la separación de los diferentes materiales o aditivos que componen el desecho plástico.

Una alternativa para disminuir el uso de plásticos derivados del petróleo y reducir la huella de carbono de los materiales plásticos es la utilización de biomateriales provenientes de fuentes renovables, tales como fibras de celulosa, proteínas de origen vegetal y almidón, entre otros.

Cuando uno habla del almidón, surge en la mente la imagen de la cocina pues es la base de muchos alimentos como el pan, las tortillas y las pastas para sopas, pero, ¿qué es el almidón? Es un carbohidrato usado por las plantas como almacén de energía que se guarda en forma de gránulos dentro de las semillas, los tallos, las raíces o las hojas. Dentro de dicha partícula de tamaño pequeño, las cadenas de almidón están ordenadas de una forma difícil de digerir; por esta razón, es necesario someter a los productos con base en almidón a un proceso de cocción, tal como se hace con los alimentos hechos con harina para que las moléculas de este carbohidrato puedan ser asimilables por el organismo.

El principio para transformar el almidón en un material plástico tiene una gran similitud con el proceso de cocimiento de la comida. Tal como se elaboran muchos alimentos procesados, el almidón es introducido a un equipo llamado extrusor donde, con la ayuda de agua, glicerina energía mecánica y calor, se transforma en almidón termoplástico (ATP).

El ATP, como muchos comestibles derivados de cereales, es altamente sensible a las condiciones ambientales. En ese sentido, por ejemplo, si una pieza de pan se expone a condiciones de alta humedad, ésta se vuelve demasiado suave; por el contrario, si ese alimento se somete a condiciones de muy baja humedad se vuelve duro y se rompe con facilidad. Para reducir la sensibilidad del ATP a la humedad ambiental, éste debe ser mezclado o recubierto con plásticos sintéticos, como polietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS) y poliésteres biodegradables (PEsB). Algunos de los productores comerciales de materiales derivados del almidón termoplástico se enlistan en la siguiente tabla:

Producto

Otros componentes

Fabricante

Biopar

Poliester biodegradable

Biop

Bioplast

No reportado

Biotec

Compostable

Sustainable

Poliester biodegradable

Polipropileno

Cereplast

Bioceres

Polyceres

Poliester biodegradable

Polietileno, polipropileno

Futuramat

Grabio GB

Poilester biodegradable

Grabio

SARAH

Poliester biodegradable y quitosan

Heppe Biomaterials

FLEX

Poliester biodegradable

Kingfa

Biolice

Poliester biodegradable

Limagrain Céréales Ingrédients

Biograde

Poliester biodegradable

Biograde Limited

Cardia Biohybrid

Cardia Compostable

Polietileno

Poliester biodegradable

Cardia Bioplastics

Terratek

Polipropileno

MGP Ingredients

Nexus BIO

Polietileno degradable

Nexus Resin Group

Gaialene

No definido

Roquette

Cornpole

No definido

Japan Corn Starch

Biorene

Poliestireno, polipropileno

Resirene

Terraloy Biodegradable

Terraloy Hybrids

Poliesteres biodegradables

Polietileno, polipropileno, poliestireno

Teknor Apex (bajo licencia de Cerestech)


Con estos materiales, y utilizando los mismos equipos de sus contrapartes con resinas sintéticas, se pueden fabricar productos tan diversos como película para bolsa de supermercado, botellas envases para champú o agua, o espumas para empaque de piezas frágiles. En cuanto al costo, hay diferencias sustanciales entre los materiales sustentables y aquellos completamente biodegradables.

Los materiales sustentables se producen utilizando un porcentaje de resina sintética no degradable (PE, PP, PS) y otro de ATP, por lo que tienen un costo ligeramente mayor que las resinas sin el almidón. Por otra parte, los materiales completamente biodegradables, es decir, aquellos preparados con PEsB y ATP, que tienen costos bastante más altos a los de las resinas sintéticas con las que compiten en aplicación, son sustancialmente menos caros que los PEsB disponibles en el mercado.

En México, la empresa Resirene tiene disponible a nivel comercial materiales sustentables preparados con almidón termoplástico y poliestireno o polipropileno. Además, el Centro de Investigación en Química Aplicada ofrece la posibilidad de desarrollar materiales a la medida a partir de almidón termoplástico mediante la tecnología de Cerestech, de la cual el autor de este artículo es co-inventor. 

Por Dr. Francisco Rodríguez, Investigador Titular C del Centro de Investigación en Química Aplicada


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