El plástico biodegradable o comúnmente llamado bioplástico es un tipo de plástico amigable con el medio ambiente, puede ser descompuesto por microorganismos y todos sus componentes están hechos de materias primas renovables.
Los bioplásticos suelen estar elaborados a partir de almidón, aceites vegetales y microbiota, que bajo determinadas condiciones y en determinados momentos experimentan cambios en su estructura química, lo que afecta a sus propiedades por la influencia de microorganismos para que puedan descomponerse con facilidad.
¿Qué es el plástico biodegradable o bioplástico?
El plástico biodegradable es un tipo de plástico fabricado a partir de biopolímeros, que son un tipo de polímero compuesto de biomasa renovable. Los bioplásticos se pueden usar como empaque porque la humedad no los penetra fácilmente, por lo que se pueden usar como materiales de empaque para reemplazar los plásticos comunes.
La quema de bioplásticos no produce compuestos químicos nocivos. Además, la calidad del suelo mejorará en presencia de bioplásticos, porque los resultados de la descomposición de los microorganismos aumentan los nutrientes en el suelo.
Los bioplásticos se pueden utilizar para envasar productos alimenticios. Los bioplásticos funcionan como una barrera a la difusión de oxígeno y vapor de agua, así como a los componentes del sabor para crear una atmósfera interna que satisfaga las necesidades del producto envasado. La ventaja de utilizar bioplásticos como envases para alimentos es que pueden prolongar la vida útil de los productos y son respetuosos con el medio ambiente.
Definición de bioplásticos
Las siguientes son algunas definiciones de bioplásticos que se han recopilado desde distintas fuentes:
- Los bioplásticos son plásticos que se pueden usar como plásticos convencionales, pero que serán destruidos por la actividad de los microorganismos para convertirse en el resultado final del agua y el gas de dióxido de carbono después de que se agoten y se eliminen al medio ambiente.
- El bioplástico es un material que bajo ciertas condiciones, en un tiempo determinado sufre un cambio en su estructura química, lo que afecta sus propiedades debido a la influencia de microorganismos (bacterias, hongos, algas).
- El bioplástico es un material polimérico que se transforma en compuestos de bajo peso molecular donde al menos un paso se encuentra en el proceso de degradación a través del metabolismo natural de los organismos.
- Los bioplásticos son plásticos amigables con el medio ambiente, pueden descomponerse por la actividad de microorganismos, algunos o casi todos provienen de materias primas renovables.
Tipos de bioplásticos
Con base a los ingredientes básicos, los bioplásticos se pueden agrupar en tres tipos:
- Una mezcla de biopolímeros con polímeros sintéticos
Los bioplásticos con este tipo de película están hechos de una mezcla de gránulos de almidón (5-20 %) y polímeros sintéticos, así como ingredientes adicionales (prooxidantes y autooxidantes). Este componente tiene una tasa de biodegradabilidad baja y una biofragmentación muy limitada.
- Microbiología de polímeros (poliéster)
Este biopolímero se produce por biotecnología o por fermentación con microbios del género Alcaligenes. Estos tipos incluyen butirato de polihidroxi (PHB), valerato de polihidroxi (PHV), ácido poliláctico y ácido poliglicólico. Este material puede ser completamente degradado por bacterias, hongos y algas. Sin embargo, debido al complicado proceso de producción de los ingredientes básicos, el precio de los envases biodegradables es relativamente caro.
- Polímeros agrícolas
Este biopolímero no se mezcla con materiales sintéticos y se obtiene puramente de productos agrícolas. Estos polímeros agrícolas incluyen celulosa (parte de las paredes celulares de las plantas), quitina (en la corteza de Crustaceae) y pululano (almidón fermentado por Pullularia pullulans).
Este polímero tiene propiedades termoplásticas, lo que significa que tiene la capacidad de formarse o imprimirse en películas de embalaje. Las ventajas de este tipo de polímeros son su disponibilidad durante todo el año (renovable) y su fácil destrucción de forma natural (biodegradable). Sin embargo, tiene la desventaja de una alta absorción de agua y no se puede derretir sin la ayuda de aditivos.
Composición del plástico biodegradable
Los componentes de los bioplásticos o plásticos biodegradables son de varios tipos, entre ellos los siguientes:
Hidrocoloide
Los hidrocoloides utilizados en la fabricación de bioplásticos son proteínas y carbohidratos. Las películas formadas a partir de carbohidratos pueden estar en forma de almidón, goma (alginato, pectina y goma arábiga) y también almidón modificado químicamente. La formación de películas a base de proteínas puede utilizar caseína, proteína de soja, gluten de trigo y proteína de maíz.
Las películas hechas de hidrocoloides se utilizan muy bien como inhibidores de la transferencia de oxígeno, dióxido de carbono y grasa. Esta película tiene excelentes características mecánicas, lo que la hace adecuada para mejorar la estructura de la película para que no se aplaste fácilmente.
Lípidos
Los bioplásticos derivados de los lípidos se utilizan generalmente como inhibidores de la humedad o agentes de recubrimiento para aumentar el brillo de los productos de confitería. Las películas hechas de grasa pura están limitadas porque producen poca resistencia estructural de la película. Los lípidos que a menudo se usan como películas comestibles incluyen ceras, ácidos grasos, monoglicéridos y resinas. Los lípidos también se agregan a las películas comestibles porque desempeñan un papel en el otorgamiento de propiedades hidrofóbicas.
Compuestos
Los compuestos bioplásticos consisten en lípidos y componentes hidrocoloides. La aplicación de películas compuestas es en capas uno a uno (bicapas), donde una capa de hidrocoloides y la otra capa son lípidos o pueden ser una combinación de lípidos e hidrocoloides en una sola película. Se utiliza la combinación de ambos aprovechando los componentes lipídico e hidrocoloide.
Se sabe que los lípidos aumentan la resistencia a la evaporación del agua y los hidrocoloides mismos pueden proporcionar durabilidad. La película combinada de lípidos e hidrocoloides se puede utilizar como recubrimiento para frutas o verduras.
Proceso de fabricación de bioplásticos
Los plásticos biodegradables o bioplásticos se pueden producir de varias formas, una de las cuales es la biosíntesis utilizando materiales de almidón o celulosa. El método para fabricar bioplásticos a base de almidón es el siguiente:
Mezcla de almidón con plásticos convencionales (PE o PP) en pequeñas cantidades (10-20%).
Mezcla de almidón con derivados derivados del petróleo, como PCL, en la misma composición (50%).
Usando un proceso de extrusión para mezclar almidón con ingredientes como proteína de soja, glicerol, alginato, lignina, etc. como plastificante.
Métodos de fabricación de bioplástico
Existen diferentes métodos desarrollados en la fabricación de bioplásticos, entre ellos los siguientes:
Método Isobe
En el método Isobe (1991), el material base (zeína) se disuelve en acetona con 30 % de agua (v/v) o etanol con 20 % de agua (v/v). Luego se agrega un plastificante (lípido o glicerina), se calienta a 50°C por 10 minutos. Además, el colado se realizó vertiendo 10 ml de la mezcla sobre la superficie de una placa lisa de polietileno. El material se deja durante 5 horas entre 30 y 45°C. La película formada se retira de la superficie del molde, se seca y se almacena.
Método de Frinault
En el método de Frinault (1997), el bioplástico se fabrica a partir de un material base (caseína) utilizando una impresora extrusora con varias etapas de proceso que consisten en mezclar el material base con acetona/etanol-agua, agregar plastificante, imprimir con extrusora y luego secar la película.
Método Yamada
En el método Yamada (1995), el bioplástico está elaborado a partir de ingredientes básicos (zeína) disueltos en etanol al 80%. Plastificante añadido, calentado a 60° a 70°C durante 15 minutos. A continuación, la mezcla se imprime en la máquina de colada automática. Luego se dejó durante 3-6 horas.