Los bioplásticos florecen en México

Empresas ya consolidadas, emprendimientos y proyectos académicos le apuestan al desarrollo de bioplásticos. Con fuentes locales como agave, aguacate, frutas y quitosano, las propuestas no dejan de sorprender.

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Hace más de 15 años todo lo relacionado con bioplásticos, biopolímeros y materiales a partir de recursos renovables era la última moda en la industria plástica. Había muy pocos jugadores (casi todos ellos en Europa y Estados Unidos), el desempeño de los materiales era algo limitado y apenas estaban entrando en el terreno comercial las primeras aplicaciones… mucho ha cambiado desde entonces.

Ahora que la espuma ha bajado, los conceptos se han asentado y el mercado ha madurado, al punto de que a escala global hay un sinnúmero de productos ya establecidos en aplicaciones para diversos mercados y de que inclusive varios materiales biobasados están en capacidad de igualar y hasta superar a sus pares de base petróleo en entornos altamente exigentes.

Así, los bioplásticos (ya sean biodegradables o durables), llegaron para quedarse, y sus nuevos desarrollos no dejan de sorprender. Se espera que en los próximos cinco años, el uso de bioplásticos aumente un 20 por ciento a escala mundial, según proyecciones de la Asociación de la Industria Plástica de Estados Unidos (PLASTICS). “Esto implica nuevas capacidades y nuevas plantas de producción, a cargo de proveedores existentes y nuevos. Así mismo, se prevén nuevas fuentes y polímeros de segunda y tercera generación”, comentaron voceros.

El boom de la economía circular también está dándoles a los bioplásticos un rol bien establecido a medida que aumenta su uso y viabilidad. Según el concepto acuñado por la Fundación Ellen MacArthur, la economía circular es una alternativa al modelo de economía lineal tradicional (hacer, utilizar, desechar). En la economía circular, los recursos se mantienen en uso durante el mayor tiempo posible con el objetivo de mantener los productos, componentes y materiales en su eficacia y su valor más alto en todo momento.

La economía circular consta de tres elementos clave: preservar y mejorar el capital natural, optimizar el rendimiento de los recursos y fomentar la eficacia del sistema.

Los bioplásticos están muy bien alineados con estos elementos, y vemos cómo nuevos desarrollos en materiales para mejorar la reciclabilidad, la compostabilidad y el desempeño están surgiendo día a día.

En México, el interés por los bioplásticos es innegable, tanto a nivel de empresas ya establecidas, como de investigación en la academia, con proyectos que van desde el éxito comercial, las pruebas piloto o la fase teórica. Aquí, algunos casos destacados.

CON AGAVE, BIOPLÁSTICOS A LA MEXICANA

La compañía mexicana BioSolutions nació en 2010, con la idea de desarrollar materiales bioplásticos a partir de celulosa o biomasa, no proveniente de fuentes alimenticias. “En ese entonces, la gran mayoría de los bioplásticos en Norteamérica o Europa provenían de almidones o celulosa de alimentos”, comenta Ana Laborde, CEO y fundadora de la empresa.

Todo comenzó como una idea, y se desarrolló por dos años a nivel laboratorio. En 2012, gracias al apoyo de fondos federales y estatales escalaron la tecnología a nivel de planta piloto, registraron la patente e iniciaron la validación comercial en 2013.

Así, con tecnología propia y patentada, BioSolutions se convirtió en la primera empresa mexicana en desarrollar, producir y comercializar un bioplástico a partir de subproductos agroindustriales, lo cual marcó un precedente para otros emprendimientos que han buscado alternativas no alimenticias para crear este tipo de materiales.

“Instalamos la primera planta piloto en México para la producción de bioplásticos a partir de fibras mexicanas. Principalmente trabajamos con el bagazo de agave, subproducto de la industria tequilera o mielera.

La tecnología de BioSolutions nos permite no solo trabajar con fibra de agave, sino con cualquier subproducto agroindustrial rico en celulosa, otorgando una solución para las empresas que generan este tipo de desechos. Transformamos biomasa en bioplásticos”, aseguró Laborde en entrevista para Plastics Technology México.

Los compuestos de fibras naturales son comercializados con la marca PolyAgave, y vienen en tres grados: para inyección, para envases soplados y para películas plásticas. Están enfocados en los segmentos de empaques rígidos y flexibles o productos para el hogar y promocionales.

“El uso de PolyAgave le da al empaque un ‘look and feel’ diferenciado. El consumidor puede percibir las fibras naturales. Además, el material tiene buenas propiedades mecánicas, ya que el agave funge como refuerzo y no solo como carga en los productos que lo usan. Esto permite la diferenciación de los productos”, agrega la fundadora de BioSolutions.

Según Laborde, por cada tonelada de PolyAgave se re-usa y aprovechan 3,000 kg de subproductos agrícolas (agave), se reduce hasta un 30% el consumo de petropolímeros, se reduce hasta 150 lt de petróleo, y se evita la emisión de 450 kgs de CO2 al ambiente.

BioSolutions está desarrollando nuevos proyectos para el uso de fibras naturales en la industria automotriz, donde se busca este tipo de tecnología para reducir el peso, sustituir con biomateriales la fibra de vidrio u otros refuerzos minerales y lograr la eficiencia energética de sus productos.

Actualmente, la compañía está buscando capital privado para aumentar su capacidad productiva y entrar en mercados internacionales.

STARTUPS QUE USAN DESECHOS ORGÁNICOS

Otro caso destacado es el de Ecoplaso (www.ecoplaso.com.mx), una compañía que comenzó en febrero de 2015 y fue creada por cinco egresadas del Tecnológico de Monterrey en Puebla. La empresa se dedica a producir bioplásticos a partir de desechos orgánicos en dos presentaciones: láminas y pellets. Además, están en proceso de investigación y desarrollo para producir filamentos para impresión 3D.

De acuerdo con una de las fundadoras, Bárbara Arteaga, en sus inicios exploraron aplicaciones para desechables, pero encontraron que era un segmento muy competido en precio. “Decidimos enfocarnos en materiales para inyección y en desarrollo de filamentos para impresión 3D. La industria de la impresión 3D ha crecido mucho, no solo en piezas industriales sino en todos los segmentos, y hay una área de oportunidad en los consumibles, que son los filamentos”, comentó.

Gran parte de la innovación de esta propuesta consiste en la materia prima. “Podemos utilizar cualquier tipo de residuo orgánico. No estamos enfocados en un solo tipo de materia prima, sino que podemos usar hojas, raíces, semillas, gabazos y cáscara”, comentó la directiva. Para abastecerse de los residuos orgánicos, la empresa tiene un convenio con el restaurante Fonda de Santa Clara, que tiene 8 puntos de atención en Puebla. Ecoplaso tiene una planta piloto con capacidad de procesamiento de 300 a 400 kilos cada dos días.

Otro caso es el de GECO, un emprendimiento de base científica creado por alumnos del Tecnológico de Monterrey, que propone convertir la cáscara de la naranja en materia prima para la producción de bioplásticos. De acuerdo con Giselle Mendoza Rocha, una de las integrantes, se trata de un bioplástico biodegradable, que respeta los tiempos de almacén, con aplicaciones potenciales en biomedicina, envases, agricultura y alimentos.

“La inquietud de crear una empresa ecológica surgió hace 7 años, tras experimentar con varias ideas, pero el desarrollo actual comenzó hace casi 3 años. Nos encontramos en la recta final de investigación y desarrollo, trabajando también en las estrategias de escalamiento industrial a una planta piloto”, comentó.

La innovación principal del proyecto consiste en el desarrollo de un polímero con propiedades únicas y competitivas. Según la fundadora, la celulosa bacteriana tiene infinidad de aplicaciones que abarcan desde la gastronomía hasta la biomedicina, gracias a que no es tóxica ni provoca reacciones alérgicas.

El bioplástico que GECO produce se distingue de otros bioplásticos, en que sus componentes son producto de la actividad de una bacteria, lo cual brinda propiedades de transparencia, resistencia y flexibilidad.

SEMILLERO DE IDEAS

La academia mexicana y los diferentes incentivos gubernamentales están creando un suelo fértil para el nacimiento de nuevas ideas, proyectos y emprendimientos:

  • Cáscara de aguacate para conservación de fresas. Un programa de investigación del Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada del Instituto Politécnico Nacional (CICATA IPN), liderado por el doctor Miguel Ángel Aguilar Méndez y la doctora Cinthya Nathaly Quiroz Reyes, consiste en la formulación de un recubrimiento biopolimérico que prolongue la vida de anaquel de la fresa. A dicho recubrimiento se le adiciona un extracto natural procedente de la cáscara de aguacate, que en estudios realizados previamente mostró tener actividad antimicrobiana.

La motivación para desarrollar esta idea fue la preocupación por disminuir la pérdida de alimentos. Según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), tan sólo en México se desperdicia 37% de los alimentos generados. “La mayor parte de la pérdida de estos alimentos se da durante la producción y el manejo poscosecha. Son los productos agrícolas con naturaleza perecedera los más susceptibles a pérdidas, principalmente por el manejo durante cada etapa de la cadena logística de suministro hasta que llega a su consumidor final. Así, la mayor motivación de este proyecto se centró en diseñar un recubrimiento biopolímero de bajo costo que además de prolongar la vida de anaquel de uno de los productos más importantes en materia económica para México (la fresa), sea accesible y de fácil aplicación por y para los agricultores”, comentó la doctora Cinthya Nathaly Quiroz Reyes.

El grupo de investigación al cual pertenecen los doctores ya había trabajado desde hace 10 años con la formulación de películas comestibles y recubrimientos dirigidos hacia otros frutos. Sin embargo, la aplicación de recubrimientos en fresa se estableció apenas hace dos años, gracias a la iniciativa del doctor Aguilar Méndez. En los inicios del proyecto, la primera estudiante involucrada en la investigación fue Pamela Márquez Carpinteyro (PAUTA-UNAM), quien estaba inscrita en un programa para acercar a jóvenes talento a la ciencia. Hoy, le dan continuidad al proyecto otros estudiantes de maestría.

En la primera etapa de experimentación, desarrollaron pruebas de formulación biopolimérica que permitieron incrementar hasta en 3 días el tiempo de vida de anaquel de la fresa recubierta en condiciones de refrigeración, comparándola con la muestra control sin recubrimiento. Para la segunda fase, y gracias a estudios previos en cáscaras de algunos frutos y su actividad antimicrobiana y antioxidante, decidieron adicionar el extracto de cáscara de aguacate, con lo cual se incrementó la vida de anaquel de la fresa hasta por 5 días más en refrigeración, comparándola con la fresa control y con la fresa con recubrimiento sin aditivo.

Actualmente, el proyecto se encuentra en la tercera fase experimental, donde se trabaja en la mejora de la formulación del recubrimiento y se plantea escalar el proceso con la colaboración de agricultores.

Un gran aporte de este proyecto está en el empleo de la cáscara de aguacate, un residuo orgánico que abunda en el país. La utilización de este desecho no solo provee una alternativa para su manejo, sino que además lo revaloriza.

Bioplásticos con cáscaras de aguacate

Fig. 1 FE (Fresas con recubrimiento y extracto de cáscara de aguacate),
Control (sin recubrimiento) y FS (Fresas con recubrimiento sin extracto).
En el día 10 de refrigeración a 8°C.

  • Malla quirúrgica con biopolímeros. Una malla quirúrgica para el tratamiento de hernias abdominales, que utiliza impresión 3D y un biopolímero con propiedades bactericidas y antiinflamatorias, fue desarrollada por estudiantes del Tecnológico Nacional de México (Tecnm).

“El material que utilizamos ayuda a que cualquier paciente cicatrice más rápido, tenga menos dolor y sea menos invasivo el procedimiento”, comentó Ana Carolina Tirado, una de las estudiantes. Para esta aplicación, utiliza polietileno con un recubrimiento de quitosano, el cual ayuda a la biocompatibilidad con el cuerpo.

El proyecto comenzó hace un año y medio. “Actualmente estamos en la etapa de caracterización de los materiales. Después se harán pruebas de inmunocompatibilidad”, comentó.

Además del biopolímero, una de las innovaciones del proyecto es el hecho de utilizar impresión 3D. “Lo más novedoso es el cambio en el proceso de elaboración, y los materiales. La técnica ya existe, pero nosotros estamos cambiando cómo se hace”, comentó.

  • Cáscara de jitomate

Un grupo multidisciplinario formado por los doctores Daniel Arrieta Báez y Beatriz Gómez Patiño, del Instituto Politécnico Nacional (IPN), y los doctores Dolores Reyes Duarte y José Campos Terán, de la Universidad Autónoma Metropolitana-Cuajimalpa (UAM-C), lleva a cabo una serie de investigaciones cuyo objetivo es utilizar residuos agroindustriales de la cáscara de jitomate, para la producción de bioplásticos.

De acuerdo con el doctor José Campos Terán, la cáscara del jitomate y de cítricos como el limón, la naranja y la toronja, así como de la de uva, contienen un componente llamado cutícula, que son polímeros naturales. El propósito básico de la aplicación es entender la estructura de estos polímeros naturales para aplicarlos en la obtención de nuevos biomateriales.

El proyecto tiene aproximadamente 10 años en curso. Durante ese tiempo se ha optimizado el análisis de estas cáscaras para obtener de una manera práctica, eficiente y económica los componentes mayoritarios de las mismas.

Norma mexicana de métodos de prueba para biobasados

Otra muestra del auge de los bioplásticos en el país, es que al cierre de esta edición, entró en vigencia la nueva Norma Mexicana NMX-E-267-CNCP-2016, que establece dos métodos de prueba para determinar el contenido biobasado en resinas y productos plásticos, aplicables para todas las resinas y productos plásticos biobasados que pueden ser incinerados en presencia de oxígeno para producir CO2 gaseoso y que se fabriquen, comercialicen y distribuyan en territorio nacional.

Dicha norma fue solicitada y trabajada con el Organismo de Normalización pertinente para contar con un documento normativo bajo los lineamientos establecidos en la Ley Federal sobre Metrología y Normalización y su Reglamento vigentes, a través de una Norma Mexicana, que es de carácter voluntario pero que es útil para contar con bases fundamentadas y de certeza para productos de este tipo.

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