Bioplástico

Los bioplásticos son materiales plásticos producidos a partir de fuentes renovables de biomasa, como grasas y aceites vegetales, almidón de maíz, paja, astillas de madera, aserrín, residuos de alimentos reciclados, etc. Algunos bioplásticos se obtienen procesando directamente a partir de biopolímeros naturales, incluidos los polisacáridos (p. quitosano y alginato) y proteínas (por ejemplo, proteína de soja, gluten y gelatina), mientras que otros se sintetizan químicamente a partir de derivados del azúcar (por ejemplo, ácido láctico) y lípidos (aceites y grasas) de plantas o animales, o se generan biológicamente por fermentación de azúcares o lípidos Por el contrario, los plásticos comunes, como los plásticos de combustibles fósiles (también llamados polímeros a base de petróleo) se derivan del petróleo o el gas natural.

Una ventaja de los bioplásticos es su independencia de los combustibles fósiles como materia prima, que es un recurso finito y globalmente distribuido de manera desigual que está relacionado con la política petrolera y los impactos ambientales. Los estudios de análisis del ciclo de vida muestran que algunos bioplásticos pueden fabricarse con una huella de carbono más baja que sus homólogos fósiles, por ejemplo, cuando la biomasa se utiliza como materia prima y también para la producción de energía. Sin embargo, los procesos de otros bioplásticos son menos eficientes y generan una mayor huella de carbono que los plásticos fósiles.

Que los bioplásticos sean degradables o no degradables (duraderos) depende de su estructura molecular, no del hecho de que la biomasa sea su materia prima. Existen tanto bioplásticos duraderos, como Bio-PET o biopolietileno (análogos de base biológica de tereftalato de polietileno y polietileno de origen fósil), como bioplásticos degradables, como ácido poliláctico, succinato de polibutileno o polihidroxialcanoatos. Los bioplásticos deben reciclarse de manera similar a los plásticos de origen fósil para evitar la contaminación plástica; Los bioplásticos "drop-in" (como el biopolietileno) encajan en los flujos de reciclaje existentes. La biodegradabilidad puede ofrecer una ruta de fin de vida útil en ciertas aplicaciones, como el mantillo agrícola, pero el concepto de biodegradación no es tan sencillo como muchos creen. La susceptibilidad a la biodegradación depende en gran medida de la estructura química principal del polímero, y los diferentes bioplásticos tienen estructuras diferentes, por lo que no se puede suponer que el bioplástico en el medio ambiente se desintegre fácilmente. Por el contrario, los plásticos biodegradables también se pueden sintetizar a partir de combustibles fósiles.

A partir de 2018, los bioplásticos representaron aproximadamente el 2 % de la producción mundial de plásticos (>380 millones de toneladas). Con la investigación continua sobre bioplásticos, la inversión en empresas de bioplásticos y el creciente escrutinio de los plásticos de origen fósil, los bioplásticos se están volviendo más dominantes en algunos mercados, mientras que la producción de plásticos fósiles también aumenta constantemente.

Aplicaciones propuestas

Existen pocas aplicaciones comerciales para los bioplásticos. El costo y el rendimiento siguen siendo problemáticos. Típico es el ejemplo de Italia, donde las bolsas de plástico biodegradables son obligatorias para los compradores desde 2011 con la introducción de una ley específica. Más allá de los materiales estructurales, se están desarrollando bioplásticos electroactivos que prometen transportar corriente eléctrica.

Los bioplásticos se utilizan para artículos desechables, como envases, vajillas, cubiertos, ollas, tazones y pajitas.

• Utensilios de plástico biodegradable.
• Envases de plástico fabricados con bioplásticos y otros plásticos biodegradables.
• Envoltura de flores hecha de PLA-blend bio-flex.

Los biopolímeros están disponibles como recubrimientos para papel en lugar de los recubrimientos petroquímicos más comunes.

Los bioplásticos llamados bioplásticos directos son químicamente idénticos a sus contrapartes de combustibles fósiles pero están hechos de recursos renovables. Los ejemplos incluyen bio-PE, bio-PET, bio-propileno, bio-PP y nailon de base biológica. Los bioplásticos directos son fáciles de implementar técnicamente, ya que se puede utilizar la infraestructura existente. Una ruta dedicada de base biológica permite producir productos que no se pueden obtener a través de reacciones químicas tradicionales y puede crear productos que tienen propiedades únicas y superiores, en comparación con las alternativas basadas en fósiles.

Tipos

Bioplásticos a base de polisacáridos

Plásticos a base de almidón

El almidón termoplástico representa el bioplástico más utilizado y constituye alrededor del 50 por ciento del mercado de bioplásticos. La película bioplástica de almidón simple se puede hacer en casa gelatinizando el almidón y moldeando la solución. El almidón puro es capaz de absorber la humedad y, por lo tanto, es un material adecuado para la producción de cápsulas de medicamentos por parte del sector farmacéutico. Sin embargo, el bioplástico a base de almidón puro es frágil. También se pueden añadir plastificantes como glicerol, glicol y sorbitol para que el almidón también se pueda procesar termoplásticamente.Las características del bioplástico resultante (también llamado "almidón termoplástico") se pueden adaptar a necesidades específicas ajustando las cantidades de estos aditivos. Las técnicas convencionales de procesamiento de polímeros se pueden usar para procesar almidón en bioplástico, como extrusión, moldeo por inyección, moldeo por compresión y fundición en solución. Las propiedades del bioplástico de almidón están influenciadas en gran medida por la relación amilosa/amilopectina. Generalmente, el almidón alto en amilosa da como resultado propiedades mecánicas superiores. Sin embargo, el almidón alto en amilosa tiene menos procesabilidad debido a su temperatura de gelatinización más alta y su viscosidad de fusión más alta.

Los bioplásticos a base de almidón a menudo se mezclan con poliésteres biodegradables para producir mezclas de almidón/ácido poliláctico, almidón/policaprolactona o almidón/Ecoflex (adipato de polibutileno-co-tereftalato producido por BASF). Estas mezclas se utilizan para aplicaciones industriales y también son compostables. Otros productores, como Roquette, han desarrollado otras mezclas de almidón y poliolefinas. Estas mezclas no son biodegradables, pero tienen una huella de carbono más baja que los plásticos a base de petróleo que se usan para las mismas aplicaciones.

El almidón es barato, abundante y renovable.

Las películas a base de almidón (utilizadas principalmente para fines de embalaje) se fabrican principalmente a partir de almidón mezclado con poliésteres termoplásticos para formar productos biodegradables y compostables. Estas películas se ven específicamente en empaques de bienes de consumo de envoltorios de revistas y películas de burbujas. En el envasado de alimentos, estas películas se ven como bolsas de panadería o de frutas y verduras. Las bolsas de compostaje con este film se utilizan en la recogida selectiva de residuos orgánicos. Además, las películas a base de almidón se pueden usar como papel.

Los nanocompuestos a base de almidón se han estudiado ampliamente y muestran propiedades mecánicas mejoradas, estabilidad térmica, resistencia a la humedad y propiedades de barrera contra gases.

Plásticos a base de celulosa

Los bioplásticos de celulosa son principalmente los ésteres de celulosa (incluidos el acetato de celulosa y la nitrocelulosa) y sus derivados, incluido el celuloide.

La celulosa puede volverse termoplástica cuando se modifica extensamente. Un ejemplo de esto es el acetato de celulosa, que es costoso y, por lo tanto, rara vez se usa para empaquetar. Sin embargo, las fibras celulósicas añadidas a los almidones pueden mejorar las propiedades mecánicas, la permeabilidad a los gases y la resistencia al agua debido a que son menos hidrofílicas que el almidón.

Un grupo de la Universidad de Shanghái pudo construir un nuevo plástico verde a base de celulosa mediante un método llamado prensado en caliente.

Otros plásticos a base de polisacáridos

Otros polisacáridos como el quitosano y el alginato también se pueden procesar en formas plásticas. El quitosano se disuelve en condiciones ácidas leves y, por lo tanto, se puede procesar fácilmente en películas mediante fundición en solución. El quitosano tiene una excelente capacidad de formación de película. Además, el quitosano, mezclado con una cantidad limitada de ácido, también se puede procesar termomecánicamente en una forma plastificada utilizando un mezclador por lotes interno y un moldeador por compresión. Esta condición de alta viscosidad durante el procesamiento termomecánico permite que el quitosano se mezcle fácilmente con plastificantes, nanopartículas u otros biopolímeros.En condiciones de solución, la producción de materiales combinados a base de quitosano, que está cargado positivamente, con otros biopolímeros cargados negativamente, como la carboximetilcelulosa, el alginato y las proteínas, es un desafío, ya que la interacción electrostática entre los dos biopolímeros generalmente dará lugar a coacervados. Sin embargo, las mezclas de quitosano a granel se pueden producir mediante procesamiento termomecánico de alta viscosidad, que también puede mostrar propiedades mecánicas y estabilidad hidrolítica mucho mejores. El alginato (generalmente alginato de sodio o alginato de calcio) se disuelve en agua, por lo que las soluciones de alginato se pueden verter en películas. Mezclado con cantidades limitadas de agua y plastificantes, el alginato también se puede procesar termomecánicamente en películas plastificadas.Los plastificantes, típicamente como el glicerol, pueden hacer que las películas procesadas de quitosano o alginato sean flexibles.

El quitosano es un biopolímero estudiado que se puede utilizar como una alternativa de empaque que aumenta la vida útil y reduce el uso de plásticos sintéticos. El quitosano es un polisacárido que se obtiene a través de la desacetilación de la quitina, el segundo polisacárido más abundante en la Tierra derivado de las porciones no comestibles de los invertebrados marinos. El mayor uso de quitosano tiene la posibilidad de reducir el desperdicio de alimentos y el desperdicio de los envases de alimentos. El quitosano se compila con actividades antimicrobianas y propiedades formadoras de películas que lo hacen biodegradable y evitan el crecimiento del deterioro. En comparación con la degradación de los plásticos sintéticos, que puede llevar años, los biopolímeros como el quitosano pueden degradarse en semanas. El envasado antimicrobiano incluye técnicas como el envasado atmosférico modificado que reducen las actividades de los microbios y el crecimiento bacteriano.

Plásticos a base de proteínas

Los bioplásticos se pueden fabricar a partir de proteínas de diferentes fuentes. Por ejemplo, el gluten de trigo y la caseína muestran propiedades prometedoras como materia prima para diferentes polímeros biodegradables.

Además, la proteína de soya se está considerando como otra fuente de bioplástico. Las proteínas de soja se han utilizado en la producción de plástico durante más de cien años. Por ejemplo, los paneles de la carrocería de un automóvil Ford original estaban hechos de plástico a base de soya.

Existen dificultades con el uso de plásticos a base de proteína de soya debido a su sensibilidad al agua y su costo relativamente alto. Por lo tanto, producir mezclas de proteína de soya con algunos poliésteres biodegradables ya disponibles mejora la sensibilidad al agua y el costo.

Algunos poliésteres alifáticos

Los biopoliésteres alifáticos son principalmente polihidroxialcanoatos (PHA) como el poli-3-hidroxibutirato (PHB), polihidroxivalerato (PHV) y polihidroxihexanoato (PHH).

Ácido poliláctico (PLA)

El ácido poliláctico (PLA) es un plástico transparente producido a partir de maíz o dextrosa. Superficialmente, es similar a los plásticos masivos basados ​​en productos petroquímicos convencionales como el PS. Sus ventajas son que se deriva de las plantas y se biodegrada fácilmente. Desafortunadamente, presenta una resistencia al impacto, una solidez térmica y unas propiedades de barrera inferiores (bloqueando el transporte de aire a través de la membrana). El PLA y las mezclas de PLA generalmente vienen en forma de granulado. El PLA se usa en una escala limitada para la producción de películas, fibras, recipientes de plástico, vasos y botellas. PLA es también el tipo más común de filamento de plástico utilizado para el modelado de deposición fundida en el hogar.

Poli-3-hidroxibutirato

El biopolímero poli-3-hidroxibutirato (PHB) es un poliéster producido por ciertas bacterias que procesan glucosa, almidón de maíz o aguas residuales. Sus características son similares a las del polipropileno petroplástico. La producción de PHB está aumentando. La industria azucarera sudamericana, por ejemplo, ha decidido expandir la producción de PHB a escala industrial. El PHB se distingue principalmente por sus características físicas. Puede procesarse en una película transparente con un punto de fusión superior a 130 grados centígrados y es biodegradable sin dejar residuos.

Polihidroxialcanoatos

Los polihidroxialcanoatos son poliésteres lineales producidos en la naturaleza por fermentación bacteriana de azúcar o lípidos. Son producidos por las bacterias para almacenar carbono y energía. En la producción industrial, el poliéster se extrae y purifica de las bacterias optimizando las condiciones para la fermentación del azúcar. Se pueden combinar más de 150 monómeros diferentes dentro de esta familia para dar materiales con propiedades extremadamente diferentes. El PHA es más dúctil y menos elástico que otros plásticos, y además es biodegradable. Estos plásticos están siendo ampliamente utilizados en la industria médica.

Poliamida 11

PA 11 es un biopolímero derivado del aceite natural. También se conoce con el nombre comercial Rilsan B, comercializado por Arkema. PA 11 pertenece a la familia de los polímeros técnicos y no es biodegradable. Sus propiedades son similares a las del PA 12, aunque durante su producción se reducen las emisiones de gases de efecto invernadero y el consumo de recursos no renovables. Su resistencia térmica también es superior a la del PA 12. Se utiliza en aplicaciones de alto rendimiento como líneas de combustible para automóviles, tubos de frenos de aire neumáticos, revestimiento antitermitas de cables eléctricos, tuberías flexibles de petróleo y gas, umbilicales de fluidos de control, calzado deportivo, componentes de dispositivos electrónicos. y catéteres.

Un plástico similar es la Poliamida 410 (PA 410), derivado en un 70% del aceite de ricino, bajo el nombre comercial EcoPaXX, comercializado por DSM. PA 410 es una poliamida de alto rendimiento que combina los beneficios de un alto punto de fusión (aprox. 250 °C), baja absorción de humedad y excelente resistencia a diversas sustancias químicas.

Polietileno de origen biológico

El componente básico (monómero) del polietileno es el etileno. El etileno es químicamente similar y puede derivarse del etanol, que puede producirse por fermentación de materias primas agrícolas como la caña de azúcar o el maíz. El polietileno bioderivado es química y físicamente idéntico al polietileno tradicional: no se biodegrada pero se puede reciclar. El grupo químico brasileño Braskem afirma que utilizando su método de producción de polietileno a partir de la caña de azúcar, el etanol captura (elimina del medio ambiente) 2,15 toneladas de CO ₂ por tonelada de Polietileno Verde producido.

Materias primas genéticamente modificadas

Dado que el maíz transgénico es una materia prima común, no sorprende que algunos bioplásticos se fabriquen a partir de este.

Bajo las tecnologías de fabricación de bioplásticos existe el modelo de "fábrica de plantas", que utiliza cultivos modificados genéticamente o bacterias modificadas genéticamente para optimizar la eficiencia.

Polihidroxiuretanos

La condensación de poliaminas y carbonatos cíclicos produce polihidroxiuretanos. A diferencia de los poliuretanos reticulados tradicionales, los polihidroxiuretanos reticulados son, en principio, susceptibles de reciclarse y reprocesarse a través de reacciones dinámicas de transcarbamoilación.

Polímeros derivados de lípidos

Se han sintetizado varias clases de bioplásticos a partir de grasas y aceites derivados de plantas y animales. Se han desarrollado poliuretanos, poliésteres, resinas epoxi y otros tipos de polímeros con propiedades comparables a los materiales a base de petróleo crudo. El desarrollo reciente de la metátesis de olefinas ha abierto una amplia variedad de materias primas para la conversión económica en biomonómeros y polímeros. Con la creciente producción de aceites vegetales tradicionales, así como de aceites derivados de microalgas de bajo costo, existe un enorme potencial de crecimiento en esta área.

Impacto medioambiental

Materiales como el almidón, la celulosa, la madera, el azúcar y la biomasa se utilizan como sustitutos de los recursos de combustibles fósiles para producir bioplásticos; esto hace que la producción de bioplásticos sea una actividad más sostenible en comparación con la producción de plástico convencional. El impacto ambiental de los bioplásticos a menudo se debate, ya que existen muchas métricas diferentes para "verdor" (por ejemplo, uso de agua, uso de energía, deforestación, biodegradación, etc.). Por lo tanto, los impactos ambientales de los bioplásticos se clasifican en uso de energía no renovable, cambio climático, eutrofización y acidificación. La producción de bioplásticos reduce significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero y disminuye el consumo de energía no renovable.Las empresas de todo el mundo también podrían aumentar la sostenibilidad ambiental de sus productos mediante el uso de bioplásticos.

Aunque los bioplásticos ahorran más energía no renovable que los plásticos convencionales y emiten menos gases de efecto invernadero en comparación con los plásticos convencionales, los bioplásticos también tienen impactos ambientales negativos, como la eutrofización y la acidificación. Los bioplásticos inducen mayores potenciales de eutrofización que los plásticos convencionales. La producción de biomasa durante las prácticas agrícolas industriales hace que el nitrato y el fosfato se filtren en los cuerpos de agua; esto provoca la eutrofización, el proceso en el que un cuerpo de agua adquiere una riqueza excesiva de nutrientes. La eutrofización es una amenaza para los recursos hídricos de todo el mundo, ya que provoca la proliferación de algas nocivas que crean zonas muertas de oxígeno y matan a los animales acuáticos. Los bioplásticos también aumentan la acidificación.El alto aumento de la eutrofización y acidificación causada por los bioplásticos también se debe al uso de fertilizantes químicos en el cultivo de materias primas renovables para producir bioplásticos.

Otros impactos ambientales de los bioplásticos incluyen ejercer menor ecotoxicidad humana y terrestre y potenciales carcinogénicos en comparación con los plásticos convencionales. Sin embargo, los bioplásticos ejercen una mayor ecotoxicidad acuática que los materiales convencionales. Los bioplásticos y otros materiales de base biológica aumentan el agotamiento del ozono estratosférico en comparación con los plásticos convencionales; esto es el resultado de las emisiones de óxido nitroso durante la aplicación de fertilizantes durante la agricultura industrial para la producción de biomasa. Los fertilizantes artificiales aumentan las emisiones de óxido nitroso, especialmente cuando el cultivo no necesita todo el nitrógeno. Los impactos ambientales menores de los bioplásticos incluyen la toxicidad a través del uso de pesticidas en los cultivos utilizados para fabricar bioplásticos.Los bioplásticos también provocan emisiones de dióxido de carbono de los vehículos de recolección. Otros impactos ambientales menores incluyen el alto consumo de agua para el cultivo de biomasa, la erosión del suelo, las pérdidas de carbono del suelo y la pérdida de biodiversidad, y son principalmente el resultado del uso de la tierra asociado con los bioplásticos. El uso de la tierra para la producción de bioplásticos conduce a la pérdida de secuestro de carbono y aumenta los costos del carbono al tiempo que desvía la tierra de sus usos existentes.

Si bien los bioplásticos son extremadamente ventajosos porque reducen el consumo no renovable y las emisiones de GEI, también afectan negativamente al medio ambiente a través del consumo de tierra y agua, el uso de pesticidas y fertilizantes, la eutrofización y la acidificación; por lo tanto, la preferencia de uno por los bioplásticos o los plásticos convencionales depende de lo que se considere el impacto ambiental más importante.

Otro problema con los bioplásticos es que algunos bioplásticos están hechos de las partes comestibles de los cultivos. Esto hace que los bioplásticos compitan con la producción de alimentos porque los cultivos que producen bioplásticos también pueden usarse para alimentar a las personas. Estos bioplásticos se denominan "bioplásticos de materia prima de primera generación". Los bioplásticos como materia prima de segunda generación utilizan cultivos no alimentarios (materia prima celulósica) o materiales de desecho de materia prima de primera generación (por ejemplo, aceite vegetal de desecho). Los bioplásticos de materia prima de tercera generación utilizan algas como materia prima.

Biodegradación de Bioplásticos

La biodegradación de cualquier plástico es un proceso que ocurre en la interfaz sólido/líquido mediante el cual las enzimas en la fase líquida despolimerizan la fase sólida Ciertos tipos de bioplásticos, así como los plásticos convencionales que contienen aditivos, pueden biodegradarse. Los bioplásticos pueden biodegradarse en diferentes entornos, por lo que son más aceptables que los plásticos convencionales. La biodegradabilidad de los bioplásticos se produce en diversas condiciones ambientales, incluidos el suelo, los entornos acuáticos y el compost. Tanto la estructura como la composición del biopolímero o biocompuesto tienen un efecto sobre el proceso de biodegradación, por lo que cambiar la composición y la estructura podría aumentar la biodegradabilidad.El suelo y el compost como condiciones ambientales son más eficientes en la biodegradación debido a su alta diversidad microbiana. El compostaje no solo biodegrada los bioplásticos de manera eficiente, sino que también reduce significativamente la emisión de gases de efecto invernadero. La biodegradabilidad de los bioplásticos en entornos de compost se puede mejorar agregando más azúcar soluble y aumentando la temperatura. Los ambientes del suelo, por otro lado, tienen una gran diversidad de microorganismos, lo que facilita que ocurra la biodegradación de los bioplásticos. Sin embargo, los bioplásticos en ambientes de suelo necesitan temperaturas más altas y más tiempo para biodegradarse. Algunos bioplásticos se biodegradan más eficientemente en cuerpos de agua y sistemas marinos; sin embargo, esto genera peligro para los ecosistemas marinos y de agua dulce.Por lo tanto, es correcto concluir que la biodegradación de los bioplásticos en los cuerpos de agua, que conduce a la muerte de los organismos acuáticos y al agua insalubre, puede señalarse como uno de los impactos ambientales negativos de los bioplásticos.

Industria y mercados

Si bien las empresas químicas fabricaron plásticos a base de materiales orgánicos a lo largo del siglo XX, la primera empresa centrada exclusivamente en bioplásticos, Marlborough Biopolymers, se fundó en 1983. Sin embargo, Marlborough y otras empresas posteriores no lograron el éxito comercial, y la primera de ellas empresa para asegurar el éxito financiero a largo plazo siendo la empresa italiana Novamont, fundada en 1989.

Los bioplásticos siguen siendo menos del uno por ciento de todos los plásticos fabricados en todo el mundo. La mayoría de los bioplásticos aún no ahorran más emisiones de carbono de las necesarias para fabricarlos. Se estima que reemplazar 250 millones de toneladas del plástico fabricado cada año con plásticos de base biológica requeriría 100 millones de hectáreas de tierra, o el 7 por ciento de la tierra cultivable de la Tierra. Y cuando los bioplásticos llegan al final de su ciclo de vida, aquellos diseñados para ser compostables y comercializados como biodegradables a menudo se envían a vertederos debido a la falta de instalaciones adecuadas de compostaje o clasificación de desechos, donde luego liberan metano a medida que se descomponen anaeróbicamente.

COPA (Comité de Organización Agrícola de la Unión Europea) y COGEGA (Comité General para la Cooperación Agrícola de la Unión Europea) han realizado una evaluación del potencial de los bioplásticos en diferentes sectores de la economía europea:

Historia y desarrollo de los bioplásticos

• 1925: el microbiólogo francés Maurice Lemoigne aisló y caracterizó el polihidroxibutirato.
• 1855: se produce la primera versión (inferior) de linóleo
• 1862: En la Gran Exposición de Londres, Alexander Parkes exhibe Parkesine, el primer termoplástico. La parkesina está hecha de nitrocelulosa y tiene muy buenas propiedades, pero presenta una inflamabilidad extrema. (Blanco 1998)
• 1897: Todavía producido hoy, Galalith es un bioplástico a base de leche que fue creado por químicos alemanes en 1897. Galalith se encuentra principalmente en botones. (Thielen 2014)
• 1907: Leo Baekeland inventó la baquelita, que recibió el Monumento Histórico Químico Nacional por sus propiedades de no conductividad y resistencia al calor. Se utiliza en carcasas de radios y teléfonos, utensilios de cocina, armas de fuego y muchos productos más. (Pathak, Sneha, Mateo 2014)
• 1912: Brandenberger inventa el celofán a partir de madera, algodón o celulosa de cáñamo. (Thielen 2014)
• Década de 1920: Wallace Carothers encuentra plástico de ácido poliláctico (PLA). PLA es increíblemente caro de producir y no se produce en masa hasta 1989. (Whiteclouds 2018)
• 1926: Maurice Lemoigne inventa el polihidroxibutirato (PHB), que es el primer bioplástico fabricado a partir de bacterias. (Thielen 2014)
• Década de 1930: Henry Ford fabricó el primer automóvil bioplástico a partir de semillas de soja. (Thielen 2014)
• 1940-1945: Durante la Segunda Guerra Mundial, se observa un aumento en la producción de plástico, ya que se usa en muchos materiales de guerra. Debido a la financiación y supervisión del gobierno, la producción de plásticos en los Estados Unidos (en general, no solo bioplásticos) se triplicó durante 1940-1945 (Rogers 2005). El cortometraje del gobierno de EE. UU. de 1942 El árbol en un tubo de ensayo ilustra el papel principal que desempeñaron los bioplásticos en el esfuerzo de victoria de la Segunda Guerra Mundial y la economía estadounidense de la época.
• Década de 1950: Amylomaize (maíz con un contenido de amilosa superior al 50 %) se cultivó con éxito y se comenzaron a explorar aplicaciones comerciales de bioplásticos. (Liu, Moult, Long, 2009) Se observa una disminución en el desarrollo de bioplásticos debido a los precios baratos del petróleo, sin embargo, continúa el desarrollo de plásticos sintéticos.
• Década de 1970: el movimiento medioambiental estimuló un mayor desarrollo de los bioplásticos. (Rogers 2005)
• 1983: Se inicia la primera empresa de bioplásticos, Marlborough Biopolymers, que utiliza un bioplástico a base de bacterias llamado biopal. (Feder 1985)
• 1989: El Dr. Patrick R. Gruber realiza un mayor desarrollo de PLA cuando descubre cómo crear PLA a partir de maíz. (Nubes blancas 2018). Se crea la empresa líder en bioplásticos llamada Novamount. Novamount utiliza la materia-bi, un bioplástico, en múltiples aplicaciones diferentes. (Novamount 2018)
• 1992: Se informa en Science que PHB puede ser producido por la planta Arabidopsis thaliana. (Poirier, Dennis, Klomparens, Nawrath, Somerville 1992)
• Finales de la década de 1990: El desarrollo de almidón TP y BIOPLAST a partir de la investigación y producción de la empresa BIOTEC condujo a la película BIOFLEX. La película BIOFLEX se puede clasificar como extrusión de película soplada, extrusión de película plana y líneas de moldeo por inyección. Estas tres clasificaciones tienen aplicaciones de la siguiente manera: Películas sopladas: sacos, bolsas, bolsas de basura, láminas de mantillo, productos de higiene, películas para pañales, películas de burbujas de aire, ropa protectora, guantes, bolsas de doble costilla, etiquetas, cintas de barrera; Películas planas: bandejas, macetas, productos y envases para congelados, vasos, envases farmacéuticos; Moldeo por inyección - cubiertos desechables, latas, recipientes, piezas preformadas, bandejas de CD, artículos de cementerio, tees de golf, juguetes, material de escritura. (Lorks 1998)
• 2001: Metabolix inc. compra el negocio biopol de Monsanto (originalmente Zeneca) que utiliza plantas para producir bioplásticos. (Barbero y Fisher 2001)
• 2001: Nick Tucker utiliza pasto elefante como base bioplástica para fabricar piezas de plástico para automóviles. (Tucker 2001)
• 2005: Cargill and Dow Chemicals cambia su nombre a NatureWorks y se convierte en el principal productor de PLA. (Penisi 2016)
• 2007: Metabolix inc. market prueba su primer plástico 100% biodegradable llamado Mirel, hecho a partir de la fermentación de azúcar de maíz y bacterias modificadas genéticamente. (Digregorio 2009)
• 2012: Se desarrolla un bioplástico a partir de algas marinas que demuestra ser uno de los bioplásticos más ecológicos según una investigación publicada en la revista de investigación farmacéutica. (Rajendran, Puppala, Sneha, Angeeleena, Rajam 2012)
• 2013: se patenta un bioplástico derivado de la sangre y un agente reticulante como azúcares, proteínas, etc. (derivados de iridoide, diimidatos, dionas, carbodiimidas, acrilamidas, dimetilsuberimidatos, aldehídos, factor XIII, ésteres dihomobifuncionales de NHS, carbonildiimida, glioxilos, proantocianidina, reuterina). Esta invención se puede aplicar usando el bioplástico como tejido, cartílago, tendones, ligamentos, huesos y usándose en el suministro de células madre. (Campbell, Burgess, Weiss, Smith 2013)
• 2014: Se encuentra en un estudio publicado en 2014 que los bioplásticos se pueden hacer mezclando desechos vegetales (tallos de perejil y espinaca, cáscaras de cacao, cáscaras de arroz, etc.) con soluciones de TFA de celulosa pura crea un bioplástico. (Bayer, Guzmán-Puyol, Heredia-Guerrero, Ceseracciu, Pignatelli, Ruffilli, Cingolani y Athanassiou 2014)
• 2016: un experimento encuentra que un parachoques de automóvil que aprueba la regulación se puede fabricar a partir de biomateriales bioplásticos basados ​​​​en nanocelulosa utilizando cáscaras de plátano. (Hossain, Ibrahim, Aleissa 2016)
• 2017: Nueva propuesta de bioplásticos a partir de recursos lignocelulósicos (materia vegetal seca). (Brodin, Malin, Vallejos, Opedal, Area, Chinga-Carrasco 2017)
• 2018: Ocurren muchos desarrollos, incluido el inicio de la producción industrial de muebles de bioplásticos por parte de Ikea (Barret 2018), el Proyecto Efectivo que se enfoca en reemplazar el nailon con bio-nylon (Barret 2018) y el primer empaque hecho de fruta (Barret 2018).
• 2019: El 'Instituto de Investigación de Tecnología Química de Corea' extrajo y sintetizó cinco tipos diferentes de nanomateriales de quitina para verificar una fuerte personalidad y efectos antibacterianos. Cuando se enterró bajo tierra, fue posible una biodegradación del 100 % en 6 meses.

*Esta no es una lista comprensible. Estos inventos muestran la versatilidad de los bioplásticos y avances importantes. Continúan surgiendo nuevas aplicaciones e invenciones de bioplásticos.

Procedimientos de prueba

Compostabilidad industrial – EN 13432, ASTM D6400

Debe cumplirse la norma industrial EN 13432 para afirmar que un producto de plástico es compostable en el mercado europeo. En resumen, requiere múltiples pruebas y establece criterios de aprobación/rechazo, incluida la desintegración (desintegración física y visual) del artículo terminado dentro de las 12 semanas, biodegradación (conversión de carbono orgánico en CO ₂) de ingredientes poliméricos dentro de los 180 días, toxicidad para las plantas y metales pesados. La norma ASTM 6400 es el marco regulatorio de los Estados Unidos y tiene requisitos similares.

Muchos plásticos a base de almidón, plásticos a base de PLA y ciertos compuestos de copoliéster alifático-aromático, como los succinatos y los adipatos, han obtenido estos certificados. Los bioplásticos a base de aditivos vendidos como fotodegradables u oxobiodegradables no cumplen con estos estándares en su forma actual.

Compostabilidad – ASTM D6002

El método ASTM D 6002 para determinar la compostabilidad de un plástico definió la palabra compostable de la siguiente manera:

aquel que es capaz de sufrir una descomposición biológica en un sitio de compostaje de tal manera que el material no se distingue visualmente y se descompone en dióxido de carbono, agua, compuestos inorgánicos y biomasa a un ritmo consistente con los materiales compostables conocidos.

Esta definición generó muchas críticas porque, contrariamente a la forma en que se define tradicionalmente la palabra, divorcia completamente el proceso de "compostaje" de la necesidad de que conduzca al humus/compost como producto final. El único criterio que describe este estándar es que un plástico compostable debe desaparecer tan rápido como cualquier otra cosa que ya se haya establecido como compostable según la definición tradicional.

Retiro de la norma ASTM D 6002

En enero de 2011, la ASTM retiró la norma ASTM D 6002, que había brindado a los fabricantes de plástico la credibilidad legal para etiquetar un plástico como compostable. Su descripción es la siguiente:

Esta guía cubrió los criterios sugeridos, los procedimientos y un enfoque general para establecer la compostabilidad de los plásticos ambientalmente degradables.

La ASTM aún tiene que reemplazar este estándar.

De base biológica – ASTM D6866

El método ASTM D6866 se ha desarrollado para certificar el contenido de bioplásticos de origen biológico. Los rayos cósmicos que chocan con la atmósfera significan que parte del carbono es el isótopo radiactivo carbono-14. CO2 _{_}de la atmósfera es utilizado por las plantas en la fotosíntesis, por lo que el nuevo material vegetal contendrá tanto carbono-14 como carbono-12. En las condiciones adecuadas y en escalas de tiempo geológicas, los restos de organismos vivos pueden transformarse en combustibles fósiles. Después de ~100.000 años, todo el carbono-14 presente en el material orgánico original habrá sufrido una desintegración radiactiva dejando solo carbono-12. Un producto hecho de biomasa tendrá un nivel relativamente alto de carbono-14, mientras que un producto hecho de productos petroquímicos no tendrá carbono-14. El porcentaje de carbono renovable en un material (sólido o líquido) se puede medir con un espectrómetro de masas con acelerador.

Existe una diferencia importante entre la biodegradabilidad y el contenido de base biológica. Un bioplástico como el polietileno de alta densidad (HDPE) puede ser 100 % de base biológica (es decir, contener 100 % de carbono renovable), pero no ser biodegradable. No obstante, estos bioplásticos, como el HDPE, desempeñan un papel importante en la reducción de los gases de efecto invernadero, especialmente cuando se queman para producir energía. El componente de base biológica de estos bioplásticos se considera carbono neutral ya que su origen es de biomasa.