Industria del plástico: camino hacia una productividad sostenible

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Cinco casos que demuestran por qué la industria del plástico tiene todas las potencialidades para encaminarse hacia una dinámica productiva sostenible.

En medio de su multiplicidad de acepciones, la sostenibilidad se ha convertido en un tema de obligatorio abordaje en diferentes procesos, pero particularmente para la industria plástica que –a pesar de sus esfuerzos encaminados al reuso, el reciclaje y la biodegradabilidad– enfrenta a diario retos como la gestión adecuada de los residuos y el desarrollo de mecanismos alternativos de explotación de recursos.

No obstante lo anterior, también son muchos los proyectos sostenibles que enfrentan con éxito aquellos desafíos propios de la industria. Por esto, presentamos a continuación una selección exclusiva sobre cinco iniciativas productivas que demuestran que sí es posible hacer de la sostenibilidad un criterio esencial para la industria plástica del futuro.

Raíz de achicoria: materia prima bioeconómica

La achicoria es un vegetal comestible de raíz gruesa y larga (15 – 20 cm) que crece en climas cálidos y se emplea principalmente en ensaladas y, en algunos casos, como sustituta del café. Las cualidades de su raíz llamaron la atención de científicos de la Universidad de Hohenheim, en Stuttgart (Alemania), quienes vieron la oportunidad de generar hidroximetilfurfural (HMF), un químico elemental para la industria plástica del futuro, pues sirve como materia prima para el desarrollo de nylon, perlón, poliéster y botellas PEF.

Todo sucedió en el Instituto para Técnica Agrícola de la universidad, donde la Dra. Andrea Kruse procesó en un contenedor de ultra-presión las raíces de achicoria reposadas en agua y les agregó un ácido especial; después de calentar la solución a 200 grados, produjo HMF no purificado en forma de polvo cristalino de color café amarillento.

Según detalla la Dra. Kruse, “la raíz de la achicoria no solo es perfecta para la producción de HMF porque es un desecho, sino porque genera un químico de mayor valor que el del petróleo o crudo”.

Por lo tanto, de acuerdo con la científica, las botellas PEF fabricadas a base de HMF de achicoria podrían ser más delgadas que las que se hacen a partir de PET extraído de dichos combustibles, lo cual facilitaría y abarataría su transporte.

Aunque las raíces de achicoria también se emplean en la obtención de biogás, producir HMF sería más rentable: “220.000 raíces por hectárea podrían originar 8,14 toneladas de inulina; la cual se transformaría en 2,87 toneladas de HMF. Este producto se vendería por 5,74 millones de euros, mientras la electricidad de biogás generada por la misma cantidad de raíces, según la Ley de Energías Renovables, solo generaría 21.000 euros”, explicó la científica.

Este desarrollo es verdaderamente revolucionario para la industria, pues dicho químico ya no sería generado a partir de combustibles fósiles, sino –de manera sostenible– gracias a una raíz que usualmente es compostada o desechada.

Plástico PEF a base de CO2 y residuos agrícolas

Con el objetivo de encontrar un método diferente para la producción de plásticos a partir de derivados del petróleo, Matthew Kanan, un profesor asociado al departamento de Química de la Universidad de Stanford, encontró en el procesamiento de dióxido de carbono (CO2) y algunos residuos agrícolas una alternativa eficiente que posibilitaría reducir la huella de carbono en la industria plástica.

Según calcula Kanan, anualmente se fabrican más de cincuenta millones de toneladas de PET para la producción de una amplia variedad de artículos. “Por cada tonelada de PET, se generan cuatro de CO2”, explica.

Con este antecedente, el científico y su equipo se dedicaron al desarrollo de polietileno furanoato (PEF), el cual se compone de glicol de etileno y ácido 2,5- Furandicarboxylic (FDCA) y puede obtenerse a partir de biomasa y no necesariamente de petróleo. Inicialmente, los investigadores de Stanford optaron por trabajar con CO2 y un compuesto derivado de subproductos agrícolas denominado Furfural, pero no obtuvieron los resultados esperados.

Fue así como –por iniciativa de la estudiante Aanindeeta Banerjee– empezaron a emplear carbonato con CO2 y ácido furoico para desarrollar una mezcla que luego de ser calentada a 200°C resultó en una sal fundida que se transforma rápidamente en FDCA y, posteriormente puede ser procesada para conseguir PEF.

Aunque aún no han calculado con exactitud la huella de carbono que deja este proceso, según destaca Kanan, una de las ventajas significativas de usar PEF en la fabricación de artículos plásticos es que éstos pueden ser fácilmente reciclados, transformados o, incluso, incinerados para que vayan a la atmósfera y luego sean reabsorbidos por residuos agrícolas para ser convertido nuevamente en PEF, completando así un ciclo sostenible.

Fragancia de rosas hecha plástico

En la ciudad de Bremen (Alemania), investigadores del Instituto Max Planck de Microbiología Marina descubrieron una enzima capaz de convertir el geraniol (componente del aceite esencial de las rosas) en un alcohol con aroma a cilantro y, posteriormente, en mirceno. Esta enzima, denominada Linalool deshidratasa-isomerasa, puede generar butadieno –compuesto clave en la fabricación de plásticos– a partir de materias primas naturales como productos de fermentación.

Los científicos descifraron la estructura de la enzima y los puntos en los que el geraniol y mirceno se encuentran, un hallazgo relevante para la industria petroquímica enfocada en optimizar el uso de los recursos naturales en la síntesis del butadieno.

Tanto el butadieno como el isopreno son componentes empleados en la producción de polímeros como el nylon y artículos de caucho. Pero usualmente, el butadieno se crea a partir del craqueo de petróleo o cracking, un proceso químico mediante el cual se quiebran las moléculas del hidrocarburo para generar compuestos simples.

La importancia del hallazgo de los investigadores alemanes radica justamente en el hecho de que el cracking es un proceso costoso que demanda un alto gasto energético; pues la Linalool deshidratasa-isomerasa tiene propiedades catalíticas ideales para transformar materias primas renovables y producirlo con un menor consumo de energía.

Desde 2010 –año en que los investigadores descubrieron la estructura de la enzima– diferentes compañías han solicitado patentes relacionadas. Al respecto, Jens Harder, miembro del Instituto, declara: “Ha sido muy gratificante ver cómo en los últimos años se ha masificado el uso de la enzima gracias a nuestros resultados. El conocimiento sobre los lugares de unión entre el geraniol y el mirceno, y el entendimiento sobre los mecanismos de catálisis, permite ahora a las compañías optimizar su producción de butadieno e isopreno”.

Fibras de cáñamo y PLA para ataúdes biodegradables

La muerte de su suegra motivó a la investigadora holandesa Marieke Havermans a desarrollar un ataúd 100% sostenible biológicamente y compostable fabricado a base de bioplásticos, que no contaminara el medio ambiente y fuera asequible para cualquier familia.

Después de crear Onora, su propia empresa, Havermans se dedicó al diseño y producción en serie de ataúdes con materiales orgánicos que se desintegrara junto al cuerpo contenido en un plazo máximo de una década. Así, desde el año 2015, la compañía con sede en la ciudad de Bolduque, fabrica ataúdes biocompatibles empleando fibras de cáñamo y un compuesto a base de ácido poliláctico (PLA) en medio de un proceso de moldeo por inyección. Los féretros pesan 25 kg, tienen paredes delgadas y resisten cadáveres de hasta 150 kg de peso.

Para Marieke Havermans trabajar con plástico es una de las principales ventajas de su desarrollo, pues asegura que éste material posibilita más libertades en el diseño. Los ataúdes tienen forma de capullo; y tanto el colchón como la almohada y las cubiertas son elaboradas con fibras de cáñamo y algodón orgánico cosechado bajo métodos amigables con el medio ambiente en los Países Bajos.

Empleo de residuos plásticos en la producción de Sintegas multipropósito

Bajo la dirección de Roland Möller, la compañía alemana Ecoloop se ha especializado en la ejecución de un procedimiento de gasificación a partir del uso desechos plásticos, piezas de goma y materiales triturados de la industria automotriz.

El gas de síntesis purificado es ideal para sustituir el gas natural y generar electricidad con motores de gas. Para la producción del Sintegas, la compañía puede emplear incluso materiales contaminados sin necesidad de procesarlos previamente.

Según explica Möller, generar gas a partir de residuos con su método especializado no implica bajo ninguna circunstancia limitar el uso de determinadas materias primas en la producción del cloro empleado en el proceso de combustión: “queremos que la tecnología y los residuos sean realmente complementarios; y en nuestra planta de gasificación ofrecemos una alternativa costo-eficiente para la incineración de residuos”.

Para producir el gas, la compañía cuenta con una planta piloto en la que anualmente mezcla cerca de 50.000 toneladas de residuos plásticos con más de 3.000 toneladas de cal gruesa molida en un horno de eje vertical a temperaturas que oscilan entre los 450 y 1.200 °C. Allí, por efecto del aire, el vapor de agua y líquido refrigerante, el material se oxida parcialmente y después de una serie de reacciones, se produce el gas que puede ser empleado como combustible en diversos procesos industriales.

A partir de los resultados obtenidos en su planta piloto, Ecoloop ha empezado a trabajar de la mano con la Universidad Clausthal de Tecnología para desarrollar un simulador integral del proceso de gasificación, validar algunos ajustes y realizar pruebas del mismo empleando otros materiales.

Artículo elaborado a partir de información suministrada por la oficina de prensa de la feria K 2016.

Artículo proveniente de la revista impresa con el código TP3104_sostenibilidad.

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