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BIOPLASTICOS PROPILENO, POLIPROPILENO, POLIETILENO OBTENCION DE POLIMENROS SUSTRAIDOS DE LA NATURALEZA, COMO LA FECULA DE MAIZ, EL ALMIDON DE LA PAPA, Y LOS ZACARIDOS DE LA CAÑA DE AZUCAR 2011 BUSTAMANTE ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA AMBIENTAL Y PROCESOS INDUSTRIALES MARZO DE 2011

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BIOPLASTICOSPROPILENO, POLIPROPILENO, POLIETILENOOBTENCION DE POLIMENROS SUSTRAIDOS DE LA NATURALEZA, COMO LA FECULA DE MAIZ, EL ALMIDON DE LA PAPA, Y LOS ZACARIDOS DE LA CAÑA DE AZUCAR

2011

BUSTAMANTEESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA AMBIENTAL Y PROCESOS INDUSTRIALES

MARZO DE 2011

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AUNQUE LOS PROCESOS COMERCIALES DE OBTENCIÓN DEL POLIPROPILENO SON VARIADOS, SE LES PUEDE CLASIFICAR, DEPENDIENDO DEL MEDIO DE REACCIÓN Y DE LA TEMPERATURA DE OPERACIÓN, EN TRES TIPOS:

PROCESOS EN SOLUCIÓN PROCESOS EN SUSPENSIÓN

PROCESOS EN FASE GAS

EN LA ACTUALIDAD MUCHAS DE LAS NUEVAS UNIDADES DE PRODUCCIÓN INCORPORAN PROCESOS HÍBRIDOS, EN LOS QUE SE COMBINA UN REACTOR QUE OPERA EN SUSPENSIÓN CON OTRO QUE OPERA EN FASE GAS.

LOS PROCESOS EN SOLUCIÓN, PRÁCTICAMENTE EN DESUSO, SON AQUELLOS EN LOS QUE LA POLIMERIZACIÓN TIENE LUGAR EN EL SENO DE UN DISOLVENTE HIDROCARBONADO A UNA TEMPERATURA DE FUSIÓN SUPERIOR A LA DEL POLÍMERO. ENTRE SUS VENTAJAS HAN CONTADO CON LA FÁCIL TRANSICIÓN ENTRE GRADOS, GRACIAS A LA PEQUEÑA DIMENSIÓN DE LOS REACTORES EMPLEADOS.

LOS PROCESOS EN SUSPENSIÓN (SLURRY), ESTÁN CONFIGURADOS PARA QUE LA REACCIÓN TENGA LUGAR EN UN HIDROCARBURO LÍQUIDO, EN EL QUE EL POLIPROPILENO ES PRÁCTICAMENTE INSOLUBLE, Y A UNA TEMPERATURA INFERIOR A LA DE FUSIÓN DEL POLÍMERO. DENTRO DE ESTE TIPO DE PROCESOS EXISTEN MARCADAS DIFERENCIAS EN LA CONFIGURACIÓN DE LOS REACTORES (DE TIPO BUCLE O AUTOCLAVE) Y EN EL TIPO DE DILUYENTE UTILIZADO, LO QUE AFECTA A LAS CARACTERÍSTICAS DE LA OPERACIÓN Y AL RANGO DE PRODUCTOS QUE SE PUEDE FABRICAR.

LOS PROCESOS EN FASE GAS ESTÁN CARACTERIZADOS POR LA AUSENCIA DE DISOLVENTE EN EL REACTOR DE POLIMERIZACIÓN. TIENEN LA VENTAJA DE PODERSE EMPLEAR CON FACILIDAD EN LA PRODUCCIÓN DE COPOLÍMEROS CON UN ALTO CONTENIDO EN ETILENO (EN OTROS PROCESOS SE PUEDEN PRESENTAR PROBLEMAS AL AGREGAR ALTAS CONCENTRACIONES DE ETILENO, PUESTO QUE SE HACE AUMENTAR LA SOLUBILIDAD DEL POLÍMERO EN EL MEDIO DE REACCIÓN).

DESTILACIÓN DEL PROPILENO

UNOS DE LOS MÉTODOS MÁS UTILIZADOS PARA OBTENER EL PROPILENO ES LA DESTILACIÓN A PARTIR DE G.L.P. (GAS LICUADO DE PETRÓLEO) CON UNA PROPORCIÓN MAYORITARIA DE COMPONENTES LIVIANOS (PROPANO, PROPILENO, ETC).

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EL PROCESO DE DESTILACIÓN SE COMPONE DE UNA SERIE DE PASOS QUE VAN ELIMINANDO LOS DIFERENTES COMPONENTES NO DESEADOS HASTA OBTENER PROPILENO.

PRIMERO, SE “DULCIFICA” LA MEZCLA EN LA MERICHEM EN LA CUAL DE SEPARAN COMPONENTES TALES COMO ANHÍDRIDO CARBÓNICO O MERCAPTANOS.

LUEGO, SE SEPARAN LOS COMPONENTES LIVIANOS EN UNA COLUMNA DE DESTILACIÓN “DEETANIZADORA”, TALES COMO METANO, ETANO O NITRÓGENO.

DESPUÉS DE ESTO LLEGA EL PASO MÁS COMPLEJO, QUE ES EL DE SEPARAR EL PROPILENO DEL PROPANO, LOS CUALES POSEEN UN PESO ESPECÍFICO MUY SIMILAR, POR LO TANTO SE NECESITA UNA COLUMNA DE DESTILACIÓN “SPLITTER” MUY LARGA CON GRAN CANTIDAD DE PLATOS Y CON UN SISTEMA MUY COMPLEJO DE REFLUJO DE CONDENSADO.

PARA FINALIZAR, SE ELIMINAN LOS ÚLTIMOS COMPONENTES RESIDUALES, COMO ARSINA, Y SE OBTIENE EL PROPILENO LISTO PARA POLIMERIZAR.

NITRÓGENO 0,40%

DEETANIZADORA

MONÓXIDO DE CARBONO 5 PPM

OXÍGENO 20 PPM

METANO 0,10%

ETILENO 0,14%

ETANO 0,85%

PROPANO 37,06%

PROPILENO 58,80%

SPLITTER

I-BUTANO 0,90%

N-BUTANO 0,15%

BUTILENO 1,51%

1-3 BUTADIENO 0,8%

METIL-ACETILENO 0,12%

PROPILENO 0,12%

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ANHÍDRIDO CARBÓNICO 50PPM

MERICHEM

SULFHÍDRICO 25 PPM

MERCAPTANOS 25 PPM

SULFURO CARBONILO 25 PPM

ARSINA 1 PPM

AGUA 50 PPM

PROCESO NOVOLEN

EL PROPILENO, EL ETILENO Y/O ALGUNO DE LOS DEMÁS COMONÓMEROS UTILIZADOS SE ALIMENTAN A LOS REACTORES. SE AGREGA HIDRÓGENO PARA CONTROLAR EL PESO MOLECULAR EN EL MEDIO DE REACCIÓN. SE ELIGEN LAS CONDICIONES DE POLIMERIZACIÓN (TEMPERATURA, PRESIÓN Y CONCENTRACIÓN DE LOS REACTIVOS) DEPENDIENDO DEL GRADO QUE SE DESEE PRODUCIR. LA REACCIÓN ES EXOTÉRMICA, Y EL ENFRIAMIENTO DEL REACTOR SE REALIZA POR LA TRANSFERENCIA DE CALOR POR LA DESCOMPRESIÓN (FLASH) DE LA MEZCLA DE LOS GASES LICUADOS DEL REACTOR CON LAS CORRIENTES DE ALIMENTACIÓN. LA EVAPORACIÓN DE LOS LÍQUIDOS EN EL LECHO DE POLIMERIZACIÓN ASEGURA QUE EL INTERCAMBIO DE CALOR EXTREMADAMENTE EFICIENTE.

EL POLVO DE POLIPROPILENO SE DESCARGA DESDE EL REACTOR Y SE SEPARA EN UN TANQUE DE DESCARGA A PRESIÓN ATMOSFÉRICA. EL COMONÓMERO SIN REACCIONAR SE SEPARA DEL POLVO Y SE COMPRIME, Y FINALMENTE SE RECICLA O SE RETORNA AGUAS ARRIBA A LA UNIDAD DE DESTILACIÓN PARA SU RECUPERACIÓN.

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EL POLÍMERO SE PONE EN CONTACTO CON NITRÓGENO EN UN TANQUE DE PURGA PARA DESPOJARLO DEL PROPILENO RESIDUAL. EL GAS DE PURGA SE RECUPERA, EL POLVO SE TRANSPORTA A LOS SILOS DE POLVO, Y POSTERIORMENTE POR EXTRUSIÓN SE CONVIERTE EN PELLETS, DONDE SE INCORPORA UNA GAMA COMPLETA DE ADITIVOS BIEN DISPERSADOS.

PROCESO LIPP

ES UN PROCESO SIMILAR AL NOVOLEN. ES EL ADOPTADO POR PETROKEN S.A. PARA LA PRODUCCIÓN DE HOMOPOLÍMEROS.

CONSISTE EN HACER REACCIONAR EL PROPILENO JUNTO CON HIDRÓGENO Y EL CATALIZADOR EN UN REACTOR. LUEGO DE TERMINADO ESTE PASO, SE SEPARA EL POLIPROPILENO DE RESIDUOS DE LA REACCIÓN, COMO MONÓMEROS, CATALIZADOR, ETC., LOS CUALES SON REFLUJADOS AL REACTOR.

LUEGO SE SUCEDEN LOS MISMOS PASOS DE TERMINACIÓN QUE EN EL PROCESO NOVELEN.

PROCESO SPHERIPOL

PARA DESCRIBIR CON MÁS DETENIMIENTO LOS PROCESOS, HABLAREMOS DE UNO DE LOS MÁS EMPLEADOS EN LA ACTUALIDAD: EL PROCESO SPHERIPOL. DISEÑADO COMO HÍBRIDO CON DOS REACTORES EN SERIE, EL PRIMERO PARA TRABAJAR EN SUSPENSIÓN Y EL SEGUNDO EN FASE GAS, ES UN PROCESO VERSÁTIL, QUE PERMITE PREPARAR DIFERENTES TIPOS DE PRODUCTOS CON PROPIEDADES ÓPTIMAS. EL PRIMER REACTOR ES DE TIPO BUCLE (O LOOP), EN EL CUAL SE HACE CIRCULAR CATALIZADOR Y POLÍMERO A GRAN VELOCIDAD PARA QUE PERMANEZCAN EN SUSPENSIÓN EN EL DILUYENTE. EL DILUYENTE ES EN REALIDAD EL MISMO PROPILENO LÍQUIDO QUE, DADAS LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN, FACILITA LA EVACUACIÓN DEL CALOR GENERADO POR LA REACCIÓN AL MISMO TIEMPO QUE PERMITE AUMENTAR EL RENDIMIENTO DEL SISTEMA CATALÍTICO. EN EL SEGUNDO REACTOR DE FASE GAS SE INCORPORA ULTERIORMENTE EL POLÍMERO PRODUCIDO EN EL REACTOR LOOP. EN ESTA FASE SE PREPARAN GRADOS CON CARACTERÍSTICAS ESPECIALES AÑADIENDO UN COMONÓMERO ADEMÁS DEL MONÓMERO. TRAS SEPARAR EL POLÍMERO FABRICADO DE LAS CORRIENTES DE PROPILENO, Y DE DESACTIVAR EL CATALIZADOR, EL POLVO DE POLIPROPILENO OBTENIDO SE ENVÍA A LA LÍNEA DE ACABADO DONDE SE AÑADEN ADITIVOS Y SE LE DA LA FORMA DE GRANZA REQUERIDA PARA SU DISTRIBUCIÓN COMERCIAL.

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EN EL CAMPO DE LOS PROCESOS, LOS ÚLTIMOS DESARROLLOS HAN IDO DIRIGIDOS A LA OPTIMIZACIÓN CON OBJETO DE MEJORAR LAS PROPIEDADES DE LOS POLÍMEROS, AUMENTAR LAS CAPACIDADES DE PRODUCCIÓN Y REDUCIR COSTES. LA ADECUACIÓN DEL PROCESO AL SISTEMA CATALÍTICO EMPLEADO ES UN PARÁMETRO FUNDAMENTAL CON VISTAS A ESTE OBJETIVO.

3.3.2. OLEFINAS SUPERIORES RAMIFICADAS

 

LAS OLEFINAS RAMIFICADAS DE SEIS ÁTOMOS DE CARBONO EN ADELANTE SE OBTIENEN PREFERENTEMENTE POR OLIGOMERIZACIÓN O COOLIGOMERIZACIÓN DE OLEFINAS INFERIORES, COMO PROPILENO, I-BUTENO Y N-BUTENOS. EN LA TABLA SIGUIENTE SE RESUMEN LAS SUSTANCIAS DE PARTIDA, LOS PRODUCTOS DE REACCIÓN Y LOS PROCESOS DE PRODUCCIÓN:

 

TABLA 6. PRODUCTOS EMPLEADOS Y PROCESOS DE PREPARACIÓN DE OLEFINAS RAMIFICADAS.

 

MATERIA PRIMA

TIPO DE PROCESO PRODUCTO OBTENIDO

PROPILENO DIMERIZACIÓN CON AIR3 2-METIL-I-

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PENTENO

PROPILENO DIMERIZACIÓN CON METALES ALCALINOS

4-METIL-I-PENTENO

PROPILENO TRI Y TETRAMERIZACIÓN CON H3PO4 I-NONENOS

PROPILENO + N-BUTENOS

CODIMERIZACIÓN I-DODECENOS

I-BUTENO DIMERIZACIÓN PREFERENTE CON PO4H3/SOPORTE, PERO TAMBIÉN

I-HEPTENOS

  CON CAMBIADORES DE IONES O CON SO4H2

DIISOBUTENOS

 

LAS OLIGOMERIZACIONES DE OLEFINAS, SEGÚN LOS CATALIZADORES EMPLEADOS, SE PUEDEN CLASIFICAR EN TRES GRUPOS PRINCIPALES:

 

·        CATÁLISIS CON ÁCIDOS MINERALES, COMO H3PO4 O H2SO4, ASÍ COMO CON CAMBIADORES ÁCIDOS DE IONES.

 

·        CATÁLISIS METALÓRGANICA CON AL-ALCOHILOS Y EVENTUALMENTE CON COCATALIZADORES.

 

·        CATÁLISIS METALORGÁNICA CON METALES ALCALINOS.

 

PASO 1:

 

EL PROCESO DE LA UOP EN QUE SE USA H3PO4/SIO2 EN LECHO ESTÁTICO ESTÁ MUY EXTENDIDO INDUSTRIALMENTE. SEGÚN ÉSTE, POR EJEMPLO, FRACCIONES RICAS EN PROPILENO, SE OLIGOMERIZAN A 170-220ºC Y 40-60 BARS CON CONVERSIÓN DE UN 90% DE PROPILENO, FORMANDO UNA MEZCLA DE REACCIÓN LÍQUIDA CONSTITUIDA PRINCIPALMENTE POR TRI- Y TETRAPROPILENO. AMBOS PRODUCTOS SIRVEN PARTICULARMENTE PARA LA ALCOHILARILLDERIVADOS HAN PERDIDO IMPORTANCIA COMO MATERIAS PRIMAS PARA DETERGENTES, A CAUSA DE SU DIFÍCIL DEGRADACIÓN BIOLÓGICA (VER APARTADO 13.1.4.). EL TETRAPROPILENO ESTÁ ENCONTRANDO CADA VEZ MÁS APLICACIÓN COMO OLEFINA PARA

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HIDROFORMILACIÓN EN FORMA ANÁLOGA A LA DEL DI-I-BUTENO QUE SE DESCRIBE A CONTINUACIÓN.

LA OLIGOMERIZACIÓN DEL I-BUTENO CON SULFÚRICO O CAMBIADORES ÁCIDOS DE IONES (PROCESO BAYER), SE MENCIONÓ YA AL TRATAR DE LAS TRANSFORMACIONES DE LA FRACCIÓN C4 (VER APARTADO 3.3.2). EL DIISOBUTENO, DESPUÉS DE HIDROGENADO, SE EMPLEA COMO ADITIVO PARA CARBURANTES. ADEMÁS, ES PUNTO DE PARTIDA PARA LA OBTENCIÓN DE I-NONANOL POR HIDROFORMILACIÓN E HIDROGENACIÓN, QUE SE EMPLEA PARA LA OBTENCIÓN DE PLASTIFICANTES.

 

PASO 2:

 

LA DIMERIZACIÓN Y CODIMERIZACIÓN DE OLEFINAS INFERIORES CON TRIALCOHILALUMINIO SÓLO O CON OTROS COCATALIZADORES DE LA SERIE DE LOS METALES DE TRANSICIÓN, SE DIFERENCIAN DESDE DOS PUNTOS DE VISTA: SI SE CATALIZA LA REACCIÓN SÓLO CON TRIALCOHILALUMINIO, SE ALCANZA UNA GRAN SELECTIVIDAD. SI ADEMÁS SE USA UN COCATALIZADOR, COMO, POR EJEMPLO, UNA SAL DE NÍQUEL, AUMENTA LA ACTIVIDAD DEL SISTEMA A COSTA DE LA SELECTIVIDAD.

PARA AMBAS MODALIDADES SE HAN DESARROLLADO APLICACIONES INDUSTRIALES.

SEGÚN EL PROCESO DE LA GOODYEAR-SCIENTIFIC-DESIGN, EL PROPILENO SE DIMERIZA CON TRIPROPILALUMINIO A 200ºC Y 200 BARS PARA DAR 2-METIL-1-PENTENO, QUE ES UN MATERIAL QUE SE EMPLEA PARA LA OBTENCIÓN DE ISOPRENO (VER APARTADO 5.2.2).

 

H2C CH

CH3

+ H2C=CHCH3R3AI

H2C=C-CH2CH2CH3

CH3

(14)

 

EL OTRO TIPO DE PROCESO, LLAMADO <<DIMERSOL>>, LO HA DESARROLLADO LA IFP. SEGÚN ÉSTE, SE PUEDEN HOMODIMERIZAR EN FASE LÍQUIDA EL PROPILENO O EL BUTENO, ASÍ COMO TAMBIÉN CODIMERIZAR. ESTE ÚLTIMO PROCESO SE REALIZA A 60ºC Y PRESIÓN DE UNOS 18 BARS, DE MODO CONTINUO EMPLEANDO COMO CATALIZADOR TRIALCOHILALUMINIO Y UNA SAL DE NÍQUEL Y PRODUCE I-HEPTENOS RELATIVAMENTE POCO RAMIFICADOS CON UNA SELECTIVIDAD DEL 50%. LA POCA SELECTIVIDAD NO SE DEBE SÓLO AL COCATALIZADOR EMPLEADO, SINO TAMBIÉN A LA <<HOMODIMERIZACIÓN>> DE AMBOS COMPONENTES , QUE SE PRODUCE

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SIMULTÁNEA Y ESTADÍSTICAMENTE. SI SE EMPLEA SÓLO PROPILENO O N-BUTENOS SEPARADAMENTE EN LA DIMERIZACIÓN, SE FORMAN, CON GRAN SELECTIVIDAD (85-92%) Y CONVERSIÓN DEL 90%, I-HEXENOS E I-OCTENOS QUE SE DISTINGUEN POR SU ESCASA RAMIFICACIÓN.

DE ESTE MODO ESTA VARIANTE DE DIMERIZACIÓN PROPORCIONA I-OLEFINAS C6, C7

Y C8 ADECUADAS, COMO PRODUCTOS DE APRTIDA PARA LA OBTENCIÓN DE GASOLINAS DE ALTO OCTANAJE Y PARA LA HIDROFORMILACIÓN. UNA RAMIFICACIÓN A AMBOS LADOS DEL ENLACE DOBLE DE LAS OLEFINAS HACE QUE DISMINUYA FUERTEMENTE LA VELOCIDAD DE LA OXO-REACCIÓN.

EL MÉTODO DIMERSOL HA ENCONTRADO EN LOS EE.UU. SU PRIMERA APLICACIÓN INDUSTRIAL.

 

PASO 3:

 

LA TERCERA POSIBILIDAD, LA DIMERIZACIÓN DE PROPANO CATALIZADA POR METALES ALCALINOS, SÓLO HA CONSEGUIDO HASTA AHORA UNA PEQUEÑA IMPORTANCIA INDUSTRIAL. LA REACCIÓN SE REALIZA A UNOS 150ºC Y 40 BARS EN FASE LÍQUIDA Y SOBRE NA/K2CO3 CON UNA SELECTIVIDAD HASTA DEL 80% PARA DAR 4-METIL-1-PENTENO (4MP1):

 

H2C CHCH3 + HC=CH2

CH3

cat.H2C CHCH2 CH CH3

CH3

(15)

 

LA BP SIGUE PRODUCIENDO EN UNA INSTALACIÓN PILOTO EL 4MP1 QUE, COMO MONÓMERO, SIRVE PARA OBTENER UNA POLIOLEFINA TRANSPARENTE Y DE ALTO PUNTO DE FUSIÓN (240ºC), QUE LA ICI DENOMINA TPX. LA MITSUI PETROCHEMICAL HA PUESTO EN FUNCIONAMIENTO, EN 1975, UNA INSTALACIÓN QUE EMPLEA EL PROCESO BP Y CON UNA CAPACIDAD DE 2500 TONELADAS AL AÑO DEL MONÓMERO, QUE LUEGO TRANSFORMA EN POLI-4-METIL-1-PENTENO.

 

4. METÁTESIS DE OLEFINAS

 

LA METÁTESIS DE OLEFINAS ES UNA REACCIÓN DE INTERCAMBIO, ENTRE DOS OLEFINAS, A TRAVÉS DE UN ESTADO DE TRANSICIÓN AUN NO BIEN DESCRITO HASTA AHORA, EN QUE LOS GRUPOS ALCOHILIDENO SE INTERCAMBIAN POR DISOCIACIÓN Y FORMALMENTE

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SOBRE EL ENLACE DOBLE. EN EL CASO MÁS SIMPLE DE METÁTESIS REACCIONAN DOS MOLÉCULAS DE PROPILENO PARA DAR UNA DE ETILENO Y N-BUTENO, PRINCIPALMENTE, 2-BUTENO:

 

2CH3CH=CH2 H2C=CH2 + CH3-CH=CH-CH3cat.

(16)

 

ESTA TRANSFORMACIÓN DE UNA OLEFINA DE UN NÚMERO DE C DETERMINADO EN OTRAS DOS OLEFINAS, UNA INFERIOR Y OTRA SUPERIOR, HA HECHO QUE TAMBIÉN SE LA DESIGNE COMO DESPROPORCIONAMIENTO; SIN EMBARGO, LA REACCIÓN INVERSA POR SER REVERSIBLE LA METÁTESIS, NO QUEDA CORRECTAMENTE EXPRESADA CON EL CONCEPTO DE DESPROPORCIONAMIENTO.

LAS REACCIONES DE METÁTESIS SE PUEDEN REALIZAR CON SISTEMAS CATALÍTICOS, PREDOMINANTEMENTE A BASE DE MOLIBDENO, WOLFRAMIO O RENIO. PARA FORMARLOS SE AÑADEN SUS HALOGENUROS O CARBONILOS SOLUBLES EN LA FASE LÍQUIDA, QUE PRO LA PRESENCIA SIMULTÁNEA DE COMBINACIONES ORGANOMETÁLICAS SON REDUCIDOS A UN GRADO DE VALENCIA INFERIOR Y POR MEDIO DE PROMOTORES OXIGENADOS SE ACTIVAN. SE PUEDE TAMBIÉN REALIZAR EN FASE GASEOSA, PERO ENTONCES SE PREFIERE EMPLEAR LOS METALES ANTES MENCIONADOS, SOBRE TODO, EN FORMA DE ÓXIDOS, SULFURICOS O CARBONILOS DEPOSITADOS EN SOPORTES DE GRAN SUPERFICIE.

LOS CATALIZADORES HOMOGÉNEOS EN MUCHOS CASOS SON ACTIVOS A LA TEMPERATURA AMBIENTE; LOS HETEROGÉNEOS PRECISAN TEMPERATURAS DE REACCIÓN DE HASTA 500ºC.

LA METÁTESIS PUEDE SERVIR PARA AUMENTAR LA FLEXIBILIDAD DE LOS PROCESOS DE OBTENCIÓN DE OLEFINAS, COMO, POR EJEMPLO, AUMENTAR LA PROPORCIÓN DE ETILENO DE LAS MEZCLAS DE CRAQUEO DE NAFTA A COSTA DE LA DEL PROPENO, O COMO OCURRE EN LOS EE.UU., DONDE DURANTE MUCHO TIEMPO EL PROCESO CATALÍTICO DE CRAQUEO NO HA PRODUCIDO CANTIDADES SUFICIENTES DE BUTADIENO Y SE HA NECESITADO BUTENO ADICIONAL PARA OBTENER BUTADIENO POR DESHIDROGENACIÓN.

LA PHILLIPS-PETROLEUM INTRODUJO EL DESPROPORCIONAMIENTO EN EL PROCESO TRIOLEFINA EN LOS AÑOS SESENTA. EN CANADÁ LA SHAWINIGAN MANTENÍA DESDE 1966 UNA INSTALACIÓN INDUSTRIAL CON UNA CAPACIDAD ANUAL DE 30 000 TONELADAS, PERO POR CUESTIONES ECONÓMICAS POR VARIAR LAS CONDICIONES DE LA MATERIA PRIMA, TUVO QUE PARARLA EN 1975.

LAS CONDICIONES DE REACCIÓN SE DIFERENCIAN POR LOS CATALIZADORES EMPLEADOS. CON CATALIZADORES DE MOLIBDATO DE CO SON SUFICIENTES LAS

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TEMPERATURAS DE 120-210ºC A 25-30 BARS PARA TRANSFORMAR PROPILENO EN UN 40%; CON WO3/SIO2 SE INDICAN COMO NECESARIAS TEMPERATURAS DE 450-500ºC

LA TRANSFORMACIÓN DE PROPILENO A 500ºC ALCANZA EL 42%.

EL PROPILENO EMPLEADO DEBE ESTAR LIBRE DE ACETILEDNO Y DIOLEFINAS, QUE PREVIAMENTE SE PUEDEN ELIMINAR

POR HIDROGENACIÓN SELECTIVA CON UN CATALIZADOR DE PALADIO.

PARA PROCESOS DE METÁTESIS, LA BP DESAROLLÓ UN CATALIZADOR DE RE QUE EN FORMA DE RE2O7/AI2O3 ES MUCHO

MÁS ACTIVO QUE LOS DOS ANTERIORMENTE MENCIONADOS Y, EN PRINCIPIO, YA ACTÚA A TEMPERATURA AMBIENTE.

LA METÁTESIS HA ENCONTRADO OTRA APLICACIÓN INDUSTRIAL EN UNA INSTALACIÓN DE OLEFINAS DE LA SHELL EN LOS

EE.UU. EN ELLA, DESDE 1977, POR OLIGOMERIZACIÓN DE ETILENO EN UNA PLANTA DE 200 000 TONELADAS AL AÑO SE OBTIENEN 50 000 TONELADAS DE A-OLEFINAS PARES C10-C18 Y LINEALES DESTINADAS AL SECTOR DE DETERGENTES. LAS OLEFINAS INFERIORES Y SUPERIORES SE SOMETEN A UN PROCESO COMBINADO DE ISOMERIZACIÓN DE ENLACES DOBLES Y METÁTESIS. CON LO CUAL, LAS OLEFINAS CON DOBLES ENLACES INTERIORES QUE SE FORMAN PREFERENTEMENTE POR ISOMERIZACIÓN, EN UNA SEGUNDA ETAPA POR METÁTESIS CON ETILENO (ETENÓLISIS) SE TRANSFORMAN EN OLEFINAS TERMINALES:

 

CH3 CH2 CH CH CH2 CH3m n

H2C CH2

+

CH3 CH2 CH

H2C+m CH CH2 CH3

CH2

n

(17)

 

CON ESTO SE CONSIGUEN OLEFINAS ADICIONALES EN LA FRACCIÓN DESEADA C11-C14, QUE, POR EJEMPLO, POR HIDROFORMILACIÓN DAN ORIGEN A ALCOHOLES PARA DETERGENTES C12-C15. LAS OLEFINAS SUPERIORES E INFERIORES QUE NO SE DESEEN SE PUEDEN RECICLAR. EN TOTAL SE ALCANZA UNA CONCENTRACIÓN EN N-a-OLEFINAS DEL 94-97%, CON UN CONTENIDO EN MONOOLEFINAS SUPERIOR AL 99,5%. EN 1981 SE PODRÁ EN SERVICIO UNA INSTALACIÓN SEMEJANTE CON CAPACIDAD ANUAL DE 175 000 TONELADAS.

AUN CUANDO LA REACCIÓN DE METÁTESIS, DESDE SU DESCUBRIMIENTO A MITAD DE LOS AÑOS CINCUENTA, HA OCUPADO A MUCHOS GRUPOS DE INVESTIGACIÓN, SÓLO HAN

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ENCONTRADO APLICACIÓN INDUSTRIAL LAS POCAS ANTERIORMENTE CITADAS. SE PUEDE CONTAR CON UN POSIBLE FUTURO DESARROLLO DE LA POLIFACÉTICA METÁTESIS Y SU EMPLEO INTENSO EN LA INDUSTRIA.

OTRAS APLICACIONES POSIBLES PODRÁN SER LAS QUE SE OBTENGAN POR LA SERIE DE REACCIONES QUE ESTÁ INVESTIGANDO LA PHILLIPS PETROLEUM EN UNA INSTALACIÓN PILOTO DE UNAS 225 TONELADAS AL AÑO. A ESTAS CORRESPONDE, POR EJEMPLO, LA OBTENCIÓN DE NEOHEXENO (3,3-DIMETIL-1-BUTENO) COMO COMPONENTE DE CARBURANTE RESISTENTE AL PICADO, QUE SE PUEDE OBTENER POR ETENÓLISIS DE DI-I-BUTENO INDUSTRIAL (CERCA DEL 75% DE 2,4,4-TRIMETIL-2-PENTENO) CON FORMACIÓN DE I-BUTENO COMO COPRODUCTO:

 

CH3 C

CH3

CH3

CH C CH3

CH3

H2C CH2

+

cat.CH3 C

CH3

CH3

CH

CH2 +

C

CH3

CH2

CH3 (18)

 

OTRO EJEMPLO DE REACCIÓN ES LA OBTENCIÓN DE a,w-DIOLEFINAS POR ETENÓLISIS DE CICLO-OLEFINAS. ASÍ, EL FÁCILMENTE ACCESIBLE CICLODODECA-1,5,9-TRIENO (VER <<CICLOTRIMERIZACIÓN DEL BUTADIENO>>, APARTADO 10.1.2) POR HIDROGENACIÓN SELECTIVA SE CONVIERTE EN CICLODODECENO Y ÉSTE, POR METÁTESIS CON ETILENO, DA TETRADECA-1,13-DIENO:

 

+ 2 H2

cat.

+ H2C=CH2

 

LOS a,w-DIENOS SON DE INTERÉS INDUSTRIAL COMO RETICULANTES EN LA POLIMERIZACIÓN DE OLEFINAS.

EL CICLODODECENO PUEDE ADEMÁS, MEDIANTE UNA METÁTESIS DE CURSO PARALELO, SER PRODUCTO DE PARTIDA PARA UN POLIDODECENÓMEROS, REACCIÓN QUE EN AUSENCIA DE ETILENO PUEDE SER REACCIÓN PRINCIPAL. ESTA COMIENZA CON UNA EXPANSIÓN DE CICLOS PARA DAR OLEFINAS CÍCLICAS CON DOBLE NÚMERO DE CARBONOS:

 

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(CH2)10CH

CH

CH

CH(CH2)10

cat.(CH2)10

CH CH

CH CH

(CH2)10

(20)

 

OTRO INTERESANTE CASO INDUSTRIAL DE REACCIÓN DE METÁTESIS ES LA DISMUTACIÓN DE I-BUTENO Y 2-BUTENO PARA OBTENER UN PRECURSOR DEL ISOPRENO (VER APARTADO 5.2.2).

 

BIOPLÁSTICOS

DEFINICIÓN DE BIOPLÁSTICOS

EXISTEN DOS FORMAS DE DEFINIR LOS BIOPLÁSTICOS SEGÚN LOS DIFERENTES

AUTORES, UNA ES LLAMANDO BIOPLÁSTICO A AQUELLOS PLÁSTICOS QUE SON

BIODEGRADABLES, SIN TENER EN CUENTA SI SU FUENTE ES DE ORIGEN VEGETAL

RENOVABLE O SI SU FUENTE ES DE ORIGEN SINTÉTICO COMO LOS COMBUSTIBLES

FÓSILES.

Y OTRA QUE ES LLAMAR COMO BIOPLÁSTICOS A AQUELLOS PLÁSTICOS QUE SON

OBTENIDOS DE FUENTES BIOBASADAS, O SEA, CUANDO SU ORIGEN ES UNA FUENTE

RENOVABLE VEGETAL.

AQUÍ HABLAREMOS DE BIOPLÁSTICOS SEGÚN LA SEGUNDA DEFINICIÓN, O SEA, DE AQUÍ

EN MAS LLAMAREMOS BIOPLÁSTICOS A AQUELLOS PLÁSTICOS OBTENIDOS DE FUENTES

RENOVABLES COMO LOS CULTIVOS VEGETALES O LOS OBTENIDOS A PARTIR DE LOS

BIOCOMBUSTIBLES QUE TAMBIÉN PROVIENEN DE FUENTES RENOVABLES VEGETALES.

BIOPLÁSTICOS BIODEGRADABLES

LOS PLÁSTICOS BIODEGRADABLES O TAMBIÉN LLAMADOS COMPOSTABLES SON

AQUELLOS QUE SE DEGRADAN EN CONDICIONES NATURALES FORMANDO BASICAMENTE

DIÓXIDO DE CARBONO, AGUA Y HUMUS, A UNA VELOCIDAD SIMILAR A LAS SUSTANCIAS

ORGÁNICAS TRADICIONALES COMO LAS CELULOSAS VEGETALES Y QUE EN SU

DESCOMPOSICIÓN NO DEJAN RESIDUOS TÓXICOS NI VISIBLES.

EXISTEN GRAN VARIEDAD DE FUENTES DE ESTOS BIOPLÁSTICOS, COMO LOS POLÍMEROS

BASADOS EN ALMIDÓN, LOS BASADOS EN CELULOSA, EL ÁCIDO POLILÁCTICO (PLA) Y LOS

POLIHIDROXIALCANOATOS (PHA), EN LOS CUALES ESTOS DOS ÚLTIMOS SON LOS DOS

MAS USADOS INDUSTRIALMENTE.

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EL ÁCIDO POLILÁCTICO (PLA) ES PRODUCIDO A PARTIR DE LA SINTETIZACIÓN DEL

ETANOL, EL CUAL PUEDE SER OBTENIDO A PARTIR DEL MAIZ O DE LA CAÑA DE AZUCAR

YA QUE SON LOS DOS CULTIVOS MAS UTILIZADOS PARA FABRICAR BIOETANOL.

ES UNO DE LOS BIOPLÁSTICOS MAS PROMETEDORES YA QUE SUS PROPIEDADES SON

PARECIDAS AL POLIETILENO, TIENE UNA ALTA TRANSPARENCIA, BRILLO Y UNA BUENA

BARRERA DE OLORES, SIENDO ESPECIAL PARA APLICACIONES DE EMPAQUES Y EN

FIBRAS SINTÉTICAS. LAS PRINCIPALES DESVENTAJAS QUE TIENE ESTE BIOPLÁSTICO ES

SU TODAVÍA MAYOR COSTO QUE LOS PLÁSTICOS CONVENCIONALES Y UNO DE LOS

MAYORES INCONVENIENTES QUE TIENE EN SU APLICACIÓN ES QUE SON DEMASIADOS

BIODEGRADABLES, YA QUE SUS POLÍMEROS SE DESHACEN EN RELATIVAMENTE POCO

TIEMPO.

CULTIVOS DE MAIZ, IZQUIERDA Y CAÑA DE AZÚCAR, DERECHA

LOS POLIHIDROXIALCANOATOS (PHA) SON PRODUCIDOS A PARTIR DE BACTERIAS QUE

DESCOMPONEN RESIDUOS SÓLIDOS DE CARBONO O MATERIAS ORGÁNICAS SÓLIDAS,

SUS PRINCIPALES PROPIEDADES BIOLÓGICAS SON SU GRAN BIODEGRADIBILIDAD, SON

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INSOLUBLES EN AGUA Y NO SON TÓXICOS. LAS CARACTERIÍTICAS TÉCINAS MAS

SOBRESALIENTES DE ESTOS BIOPLÁSTICOS SON SUS PROPIEDASDES MECÁNICAS,

PARECIDAS AL POLIETILENO (PE), AL POLIPROPILENO (PP) Y AL POLIESTIRENO (PS) Y QUE

MANTIENEN BUENA ESTABILIDAD DIMENSIONAL HASTA LOS 100 ºC. SON USADOS

PRINCIPALMENTE EN ENVASES, BOLSAS, PELÍCULAS, FIBRAS, ADHESIVOS Y

APLICACIONES MÉDICAS, ENTRE OTROS.

BIOPLÁSTICOS NO BIODEGRADABLES

LOS BIOPLÁSTICOS NO BIODEGRADABLES SON TODOS AQUELLOS PLÁSTICOS QUE SE

UTILIZAN EN LA ACTUALIDAD Y QUE SE PUEDEN PRODUCIR A PARTIR DE MATERIAS

PRIMAS DE FUENTES RENOVABLES COMO EL ETANOL OBTENIDO DEL MAIZ Y LA CAÑA DE

AZUCAR O DEL METANO OBTENIDO A PARTIR DEL BIOGÁS.

EL ETANOL USADO PARA FABRICAR PLÁSTICOS ES SINTERIZADO Y A TRAVEZ DE UN

PROCESO DE DESHIDRATACIÓN SE LE EXTRAE UNA MOLECULA DE AGUA (H2O)

FORMANDOSE EL ETANO, EL CUAL ES UNA MATERÍA PRIMA MUY UTILIZADA PARA HACER

LOS PLÁSTICOS DE LA ACTUALIDAD; LOS PLÁSTICOS OBTENIDOS CON ESTE MÉTODO

TIENEN LAS MISMAS PROPIEDADES QUE LOS PLÁSTICOS OBTENIDOS A PARTIR DEL

ETANO (C2H6) OBTENIDO DEL PETRÓLEO O DEL GAS NATURAL.

BIODIGESTOR ANAERÓBICO PARA PRODUCIR BIOGÁS CON DESECHOS AGRÍCOLAS

EL METANO QUE EN ESTE CASO ES OBTENIDO DEL BIOGÁS PRODUCIDO POR LA

DIGESTIÓN ANAERÓBICA EN LOS BIODIGESTORES, TIENE LA CARACTERÍSTICA DE SER LA

MATERÍA PRIMA MAS UTILIZADA PARA PRODUCIR PLÁSTICOS, YA QUE SE LO INDUSTRILIZA

MEDIANTE EL PROCESO DE ACOPLAMIENTO OXIDATIVO EN EL QUE EL METANO VA

PERDIENDO HIDRÓGENO Y CONVIRTIENDOSE EN HIDROCARBUROS MAS ELEVADOS AL

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PONER EN CONTACTO UNA MEZCLA GASEOSA QUE CONTIENE METANO Y OXÍGENO A

ALTA TEMPERATURA DURANTE UN CORTO PERIODO DE TIEMPO A TRAVEZ DE UN

CATALIZADOR SÓLIDO FORMADO CON ÓXIDO DE LITIO, OBTENIENDOSE PRINCIPALMENTE

CON ESTE MÉTODO ETANO Y ETILENO QUE SON LOS ELEMENTOS MAS UTILIZADOS EN

FORMAR LOS POLÍMEROS QUE FORMAN LA MAYOR PARTE DE LOS PLÁSTICOS Y

PRODUCTOS SINTETICOS DE LA ACTUALIDAD.

CÓMO DIJIMOS ESTOS TIPOS DE PLÁSTICOS SON LOS MISMOS QUE SE UTILIZAN EN LA

ACTUALIDAD PERO EN LOS CUALES EN SU PROCESO DE FABRICACIÓN NO SE UTILIZAN

MATERIAS PRIMAS FÓSILES COMO EN LOS PROCESADOS DE FORMA TRADICIONAL. DE

ESTA FORMA SE EVITA LA CONTAMINACIÓN QUE PRODUCEN LOS PROCESOS QUE

UTILIZAN DICHOS COMBUSTIBLES FÓSILES COMO EL PETRÓELO, EL GAS NATURAL O EL

CARBÓN, PERMITIENDO OBTENER DICHOS PLÁSTICOS DE UNA FORMA MAS LIMPIA Y

MENOS CONTAMINANTE.

MOLÉCULAS DE ETANOL (C2H6O) IZQUIERDA, ETANO (C2H6) CENTRO Y ETILENO (C2H4)

DERECHA.

ADEMÁS, ANTE EL CADA VEZ MAS CERCANO AGOTAMIENTO DE LOS COMBUSTIBLES

FÓSILES, ESTOS MÉTODOS, QUE PERMITEN OBTENER UNA GRAN CANTIDAD DE

MATERIALES SINTÉTICOS UTILIZADOS MASIVAMENTE EN LA ACTUALIDAD; CUANDO SE

USEN MATERIAS PRIMAS DE ORIGEN RENOVABLE, NO SE AGOTARÁN EN EL FUTURO Y EN

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MUCHOS CASOS COMO SU OBTENCIÓN PUEDE REALIZARSE A PARTIR DE DESECHOS

ORGÁNICOS DE LA ACTIVIDAD AGROPECUARIA, URBANA E INDUSTRIAL, COMO ES EL

CASO DEL METANO OBTENIDO DEL BIOGÁS, SE PODRÁN OBTENER BIOPLÁSTICOS SI

NECESITAR OBTENER NUEVOS RECURSOS SINO REUTILIZAR LOS RESIDUOS ACTUALES.

PARTICULARMENTE PIENSO QUE EL PROCESO DE FABRICAR BIOPLÁSTICOS OBTENIDOS

DEL METANO GENERADO DEL BIOGÁS QUE SE PRODUCE DE LA BIODIGESTIÓN DE

RESIDUOS ORGÁNICOS DE ORIGEN AGRÍCOLA , URBANO E INDUSTRIAL, PUEDE SER UNA

GRAN ALTERNATIVA DE PRODUCCIÓN EN EL FUTURO YA QUE NO SE NECESITA

SACRIFICAR SUPERFICIES PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOCOMBUSTIBLES QUE PUEDEN

NECESITARSE PARA LA PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS Y DE ESTA FORMA, SOLO

APROVECHANDO LOS RESIDUOS DE LA ACTIVIDAD HUMANA ACTUAL, SE PUEDEN

FABRICAR Y OBTENER UNA GRAN VARIEDAD DE PRODUCTOS Y MATERIALES COMO SON

LOS PLÁSTICOS.

SEGURAMENTE DE AQUÍ EN ADELANTE, DEBIDO AL AGOTAMIENTO DE LOS COMBUSTIBLES

FÓSILES, LOS PLÁSTICOS Y MATERIALES SINTÉTICOS QUE CONOCEMOS EN LA

ACTUALIDAD SE EMPEZARÁN A FABRICAR A PARTIR DE MATERIAS PRIMAS RENOVABLES

VEGETALES COMO LOS BIOCOMBUSTIBLES QUE CONOCEMOS ACTUALMENTE COMO EL EL

BIOGÁS, EL BIOETANOL O LOS BIODIESEL, YA QUE ESTOS BIOCOMBUSTIBLES ESTÁN

FORMADOS POR METANO Y ETANO QUE SON LOS ELEMENTOS CON LOS QUE HOY SE

FABRICAN LA MAYORÍA DE ESTOS MATERIALES.

Bioplásticos

UNA ALTERNATIVA ECOLÓGICA A LOS PLÁSTICOS CONVENCIONALES CON MÚLTIPLES VENTAJAS PARA LAS PERSONAS Y EL MEDIO AMBIENTE

ENVASES BIODEGRADABLES PARA LOS ALIMENTOS DEL SUPERMERCADO, CDS ECOLÓGICOS, JUGUETES NATURALES O INCLUSO TORNILLOS PARA CIRUGÍA DE HUESOS. SON ALGUNAS DE LAS APLICACIONES ACTUALES DE LOS DENOMINADOS BIOPLÁSTICOS. UNA NUEVA GENERACIÓN DE PLÁSTICOS ECOLÓGICOS ESTÁ PELEANDO POR HACERSE UN HUECO EN EL MERCADO Y EVITAR ASÍ LOS GRAVES PROBLEMAS MEDIOAMBIENTALES QUE LOS PLÁSTICOS CONVENCIONALES PROVOCAN EN FORMA DE TONELADAS DE RESIDUOS Y EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO.

¿QUÉ SON LOS BIOPLÁSTICOS?

PRINCIPALES APLICACIONES RETOS DE FUTURO

¿QUÉ SON LOS BIOPLÁSTICOS?

LOS MATERIALES PLÁSTICOS SON LA BASE DE LA MAYORÍA DE LOS PRODUCTOS DE CONSUMO HABITUALES. UNA VEZ QUE DEJAN DE SER ÚTILES, ESTOS MATERIALES SE

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CONVIERTEN EN RESIDUOS PERMANENTES DIFÍCILES DE ELIMINAR DEL MEDIO AMBIENTE. AL NO SER BIODEGRADABLES, ACABAN AMONTONÁNDOSE EN LOS VERTEDEROS, PUESTO QUE LA CAPACIDAD DE RECICLAJE ES TODAVÍA BASTANTE REDUCIDA. ADEMÁS, LOS PLÁSTICOS SE PRODUCEN A PARTIR DE COMBUSTIBLES FÓSILES, UNA FUENTE DE ENERGÍA CONTAMINANTE, CAUSANTE DE LAS EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO, Y NO RENOVABLE YA QUE EN POCOS AÑOS SUS RESERVAS SE HABRÁN AGOTADO. SEGÚN DATOS DEL INSTITUTO TECNOLÓGICO DEL PLÁSTICO (AIMPLAS), EN ESPAÑA SE CONSUMEN CERCA DE 5 MILLONES DE TONELADAS DE PLÁSTICO ANUALES, DE LAS QUE SÓLO SE CONSIGUEN RECICLAR APROXIMADAMENTE 700.000 TONELADAS, UNA CIFRA MUY ALEJADA DE CUBRIR LA TOTALIDAD DE LOS DESECHOS QUE SE AMONTONAN EN LOS VERTEDEROS.

UNA SOLUCIÓN A ESTE PROBLEMA DE LOS RESIDUOS PLÁSTICOS PODRÍA LLEGAR CON LA UTILIZACIÓN DE LOS DENOMINADOS PLÁSTICOS BIODEGRADABLES. LA ISO (INTERNATIONAL STANDARD ORGANIZATION) LOS DEFINE COMO AQUELLOS PLÁSTICOS QUE SE DEGRADAN POR LA ACCIÓN DE MICROORGANISMOS (BACTERIAS, HONGOS Y ALGAS). SUS ORÍGENES SE REMONTAN A 1926, CUANDO CIENTÍFICOS DEL INSTITUTO PASTEUR DE FRANCIA LOGRARON PRODUCIR POLIÉSTER A PARTIR DE LA BACTERIA BACILLUS MEGATERIUM. SIN EMBARGO, EL AUGE DE LA PRODUCCIÓN DE PRODUCTOS DERIVADOS DEL PETRÓLEO RELEGÓ AL OLVIDO A ESTOS MATERIALES, Y NO FUE HASTA 1973, EN PLENA CRISIS PETROLERA, CUANDO SE VOLVIÓ A RECUPERAR LA IDEA DE SUSTITUTOS PLÁSTICOS QUE NO DEPENDIERAN DEL “ORO NEGRO” Y QUE FUERAN MÁS ECOLÓGICOS.

NO OBSTANTE, HAY QUE PRECISAR QUE LOS PLÁSTICOS BIODEGRADABLES PUEDEN PROCEDER DEL PETRÓLEO Y NO DEBEN CONFUNDIRSE CON LOS BIOPLÁSTICOS. MARÍA AUXILIADORA PRIETO, CIENTÍFICA TITULAR DEL DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGÍA MOLECULAR DEL CENTRO DE INVESTIGACIONES BIOLÓGICAS, PERTENECIENTE AL CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS (CSIC), EXPLICA QUE DESDE EL PUNTO DE VISTA BIOTECNOLÓGICO, UN BIOPLÁSTICO ES “UN PLÁSTICO DE ORIGEN NATURAL PRODUCIDO POR UN ORGANISMO VIVO Y CON CARÁCTER BIODEGRADABLE, SINTETIZADO A PARTIR DE FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLES, POR LO QUE APENAS PRODUCE CONTAMINACIÓN”. LA ASOCIACIÓN DE LA INDUSTRIA BIOPLÁSTICA (IBAW) CRITICA POR SU PARTE EL MAL USO DE LOS TÉRMINOS “DEGRADABLE” Y “BIODEGRADABLE”, POR LO QUE PROMUEVE UN COMPROMISO AMBIENTAL DE LA INDUSTRIA, EN LA QUE LOS PRODUCTOS SE CERTIFIQUEN. SEGÚN SUS RESPONSABLES, LOS PLÁSTICOS PROCEDENTES DEL PETRÓLEO CON ADITIVOS QUE MEJORAN SU CAPACIDAD DE DEGRADACIÓN NO SATISFACEN LAS NORMAS DE BIODEGRADABILIDAD ESTABLECIDAS POR LOS CÁNONES EUROPEOS, MIENTRAS QUE LOS BIOPLÁSTICOS SÍ LO HACEN.

LOS BIOPLÁSTICOS SON FABRICADOS POR TANTO A PARTIR DE RECURSOS RENOVABLES DE ORIGEN NATURAL, COMO EL ALMIDÓN O LA CELULOSA. PARA CREAR UN BIOPLÁSTICO, LOS CIENTÍFICOS BUSCAN ESTRUCTURAS QUÍMICAS QUE PERMITAN LA DEGRADACIÓN DEL MATERIAL POR MICROORGANISMOS, COMO HONGOS Y BACTERIAS. UN EJEMPLO DE BIOPLÁSTICO SON LOS POLIHIDROXIALCANOATOS (PHA), UNA FAMILIA DE PLÁSTICOS BIODEGRADABLES DE ORIGEN MICROBIOLÓGICO DOBLEMENTE ECOLÓGICO, AL SER BIODEGRADABLES Y ORIGINADOS POR RECURSOS RENOVABLES, QUE YA SE ESTÁN UTILIZANDO POR EJEMPLO PARA FABRICAR TENEDORES DE PLÁSTICO Y PELÍCULAS PARA EMBALAJE, PUESTO QUE SON RESISTENTES AL CALOR, A LA GRASA Y AL ACEITE.

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PRINCIPALES APLICACIONES

SEGÚN JOSÉ CARLOS RODRÍGUEZ-CABELLO, CIENTÍFICO DE LA UNIVERSIDAD DE VALLADOLID Y MIEMBRO DEL GRUPO PARA MATERIALES AVANZADOS Y NANOBIOTECNOLOGÍA (BIOFORGE), LAS PRIMERAS INVESTIGACIONES SE CENTRABAN EN ENCONTRAR SUSTITUTOS A LOS PLÁSTICOS PROCEDENTES DEL PETRÓLEO QUE TUVIERAN PROPIEDADES SIMILARES. “SIN EMBARGO, EN LA ACTUALIDAD, CON EL EMPLEO DE TÉCNICAS BIOTECNOLÓGICAS AVANZADAS SE ESTÁN OBTENIENDO BIOPLÁSTICOS MUCHO MÁS SOFISTICADOS, CUYOS CAMPOS DE APLICACIÓN LLEGAN A SECTORES TAN AVANZADOS COMO EL SECTOR BIOMÉDICO (INGENIERÍA DE TEJIDOS, DOSIFICACIÓN CONTROLADA DE FÁRMACOS, ETC.) Y LA NANOTECNOLOGÍA”.

LOS PRINCIPALES ESFUERZOS EMPRESARIALES EN EL ÁMBITO DE LOS BIOPLÁSTICOS PROVIENEN DE EUROPA, JAPÓN Y ESTADOS UNIDOS, AUNQUE EN LOS ÚLTIMOS AÑOS HAN EMPEZADO A SURGIR EMPRESAS MUY ACTIVAS EN AUSTRALIA, BRASIL, CHINA, INDIA, CANADÁ, COREA Y TAIWÁN. EN ESPAÑA, SEGÚN AIMPLAS, EL USO DE ESTOS MATERIALES SE LIMITA A PELÍCULAS PLÁSTICAS PARA LA AGRICULTURA Y A PIEZAS DE PROTECCIÓN ANTI-IMPACTO, PARA UTILIZAR POR EJEMPLO EN CUBIERTAS EXTERIORES DONDE EXISTE VIDRIO. ASIMISMO, EXISTEN ALGUNAS EMPRESAS, COMO NANOBIOMATTERS, CREADA POR UN GRUPO DE CIENTÍFICOS DE DIVERSAS UNIVERSIDADES ESPAÑOLAS QUE DESARROLLA Y COMERCIALIZA PRINCIPALMENTE NANOADITIVOS PARA MEJORAR TANTO EL RENDIMIENTO DE PLÁSTICOS CONVENCIONALES COMO DE LOS NUEVOS BIOPLÁSTICOS.

EN EL SECTOR DE ENVASES Y EMBALAJES, EL MAYOR ÁMBITO DE APLICACIÓN DE LOS BIOPLÁSTICOS, SE HA EXPERIMENTADO UN FUERTE CRECIMIENTO, Y ASÍ POR EJEMPLO ALGUNAS GRANDES CADENAS COMERCIALES DE FRANCIA, GRAN BRETAÑA, ITALIA Y PAÍSES BAJOS HAN EMPEZADO A UTILIZAR ESTOS PRODUCTOS PARA ALIMENTOS FRESCOS COMO FRUTA Y VERDURA Y PARA PRODUCTOS HIGIÉNICOS. LA COMPAÑÍA NORTEAMERICANA NATUREWORKS, PERTENECIENTE A LA MULTINACIONAL DOW CHEMICALS, ES EL MAYOR PRODUCTOR MUNDIAL DE PLÁSTICOS BIODEGRADABLES, COMO EL ÁCIDO POLILÁCTICO (PLA) EXTRAÍDO DE LA DEXTROSA DEL MAÍZ, UN AZÚCAR VEGETAL SENCILLO, Y QUE ES UTILIZADO EN CAPAS DE SELLADO TÉRMICO, ETIQUETAS Y BOLSAS DE TRANSPORTE, COMO ALTERNATIVA PARA PELÍCULAS TRADICIONALES COMO EL CELOFÁN O PARA LA PRODUCCIÓN DE ENVASES RÍGIDOS COMO BOTELLAS (EL AGUA BIOTA NORTEAMERICANA SE ENVASA CON BOTELLAS DE ESTE MATERIAL). ASIMISMO, OTRAS EMPRESAS DEL SECTOR QUÍMICO TAMBIÉN OFRECEN GRAN VARIEDAD DE PRODUCTOS BASADOS EN ESTOS PLÁSTICOS ECOLÓGICOS. LA COMPAÑÍA ITALIANA NOVAMONT FABRICA EL BIOPLÁSTICO MATER-BI, A PARTIR DE ALMIDONES DE MAÍZ, TRIGO Y PATATA, QUE ESTÁ SIENDO UTILIZADO EN ESPUMAS, PRODUCTOS DE HIGIENE, JUGUETES ECOLÓGICOS COMO LOS DE LA EMPRESA HAPPY MAIS E INCLUSO EN LLANTAS DE NEUMÁTICO DE LA EMPRESA GOODYEAR. BASF OFRECE DESDE HACE VARIOS AÑOS ECOFLEX, UN PRODUCTO BASADO EN ALMIDÓN DE MAÍZ, PATATA Y PLA. NESTLÉ ANUNCIABA EL AÑO PASADO EL USO EN GRAN BRETAÑA DE UNA BANDEJA PARA EL EMPAQUETADO DE SUS CHOCOLATES “DAIRY BOX” FABRICADA CON PLANTIC, UNA RESINA CREADA A PARTIR DE ALMIDÓN Y PRODUCIDA POR UNA COMPAÑÍA AUSTRALIANA. EN FRANCIA, VARIAS EMPRESAS AZUCARERAS, UNIVERSIDADES E INSTITUTOS DE INVESTIGACIÓN ESTÁN TRABAJANDO EN EL DESARROLLO DE PLÁSTICOS BIODEGRADABLES A PARTIR DEL AZÚCAR Y LOS CEREALES, CON EL OBJETIVO DE ABARATAR LOS COSTES QUE SUPONE LA FABRICACIÓN DE ESTOS MATERIALES.

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FUERA DEL SECTOR DEL EMBALAJE, CADA VEZ SON MAYORES LAS APLICACIONES QUE SE ESTÁN DANDO A ESTOS BIOPLÁSTICOS. ALGUNAS MULTINACIONALES DE TELEFONÍA MÓVIL Y ELECTRÓNICA ESTÁN ANUNCIANDO DIVERSOS DESARROLLOS. MITSUBISHI Y SONY LANZARON EN JAPÓN UNA CARCASA PARA WALKMAN HECHA CON PLÁSTICOS BIODEGRADABLES. MOTOROLA HA CREADO UNA CUBIERTA PARA SUS TELÉFONOS MÓVILES QUE PUEDE SER RECICLADA MEDIANTE LA TÉCNICA DEL COMPOSTAJE. DIVERSAS EMPRESAS COMO PIONEER, SANYO O SONY HAN DESARROLLADO DISCOS DE ALMACENAMIENTO Y FUJITSU, HEWLETT-PACKARD O NEC CARCASAS DE ORDENADOR A PARTIR DE DIVERSOS MATERIALES BIOPLÁSTICOS. SHARP HA ANUNCIADO QUE MEZCLARÁ PLÁSTICOS BIODEGRADABLES CON PLÁSTICOS COMUNES DE EQUIPOS DESECHADOS PARA LA FABRICACIÓN DE NUEVOS PRODUCTOS. EN DEFINITIVA, LA INVESTIGACIÓN EN PLÁSTICOS BIODEGRADABLES ESTÁ DANDO PASO A NUMEROSAS APLICACIONES EN TODOS LOS CAMPOS EN LOS QUE SE UTILIZAN MATERIAS PLÁSTICAS NO BIODEGRADABLES. UN SECTOR QUE PODRÍA CALIFICARSE DE REVOLUCIONARIO ES EL DE LA DENOMINADA INGENIERÍA DE TEJIDOS, UNA DISCIPLINA DE RECIENTE CREACIÓN CUYO OBJETIVO ES LA FABRICACIÓN DE TEJIDOS HUMANOS A PARTIR DE MATERIALES BIODEGRADABLES, DE MANERA QUE SE PUEDAN OBTENER ÓRGANOS DE RECAMBIO. LOS CIENTÍFICOS QUE TRABAJAN EN ESTA ÁREA SON CONSCIENTES DE QUE TODAVÍA FALTAN DÉCADAS PARA QUE SE PUEDAN CREAR HÍGADOS, RIÑONES O CORAZONES, PERO ALGUNAS APLICACIONES COMO PLACAS O TORNILLOS BIODEGRADABLES YA ESTÁN SIENDO EMPLEADOS EN LA ACTUALIDAD EN CIRUGÍA DE HUESOS.

RETOS PARA EL FUTURO

LA ASOCIACIÓN EUROPEA DE LAS INDUSTRIAS DE BIOTECNOLOGÍA (EUROPABIO) INDICA QUE LA PRODUCCIÓN MEDIANTE PROCESOS BIOTECNOLÓGICOS DE LA INDUSTRIA QUÍMICA EUROPEA PODRÍA PASAR DEL 5% ACTUAL A UN 10% Y UN 20% EN EL AÑO 2010. LA CONSULTORA MCKINSEY ESTIMA TAMBIÉN PARA ESE AÑO QUE LOS PRODUCTOS QUÍMICOS REALIZADOS AL MENOS PARCIALMENTE CON BIOTECNOLOGÍA PODRÍAN ALCANZAR LOS 280 MIL MILLONES DE DÓLARES.

SEGÚN MARIO DEMICHELI, DEL INSTITUTO PARA ESTUDIOS DE PROSPECTIVA TECNOLÓGICA (IPTS), PERTENECIENTE A LA COMISIÓN EUROPEA, VARIOS ESTUDIOS HAN COINCIDIDO EN LA PREDICCIÓN DE UNA TASA DE CRECIMIENTO ANUAL PARA LOS PLÁSTICOS BIODEGRADABLES DE ORIGEN NATURAL DE APROXIMADAMENTE EL 30% PARA ESTA DÉCADA, EN EUROPA Y EN LOS EEUU. EL CADA VEZ MÁS ELEVADO PRECIO DEL CRUDO Y SU FUTURO AGOTAMIENTO, Y LA APUESTA DE LAS INSTITUCIONES Y LOS CIUDADANOS POR LOS PRODUCTOS ECOLÓGICOS SON DOS DE LAS PRINCIPALES RAZONES QUE HACEN AUGURAR UN FUTURO PROMETEDOR A ESTOS MATERIALES.

SIN EMBARGO, EL CRECIMIENTO DE LOS PLÁSTICOS BIODEGRADABLES DEPENDE DE CUATRO FACTORES, COMO APUNTA DEMICHELI:

- LA RESPUESTA DE LOS CONSUMIDORES A LOS COSTES, QUE HOY DÍA SON DE 2 A 4 VECES MÁS ALTOS QUE PARA LOS PLÁSTICOS CONVENCIONALES. - LA FUTURA LEGISLACIÓN. - EL LOGRO DE LA BIODEGRADABILIDAD TOTAL. - EL DESARROLLO DE UNA INFRAESTRUCTURA PARA RECOGER, ACEPTAR Y PROCESAR PLÁSTICOS BIODEGRADABLES CON EL FIN DE ELIMINAR RESIDUOS.

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SOBRE EL PRECIO DE ESTOS MATERIALES HAY DIVERSIDAD DE OPINIONES, FUNDAMENTALMENTE PORQUE ES DIFÍCIL COMPARAR TECNOLOGÍAS YA ESTABLECIDAS DE FABRICACIÓN CON TECNOLOGÍAS INCIPIENTES, COMO RECUERDA JOSÉ MARÍA LAGARON, RESPONSABLE DE PROYECTOS DE NUEVOS MATERIALES Y NANOTECNOLOGÍA DEL GRUPO DE ENVASES DEL INSTITUTO DE AGROQUÍMICA Y TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS (IATA) DEL CSIC: “YA HAY MATERIALES BIOPLÁSTICOS COMO EL PLA QUE PUEDEN COMPETIR EN PRECIO CON PLÁSTICOS CONVENCIONALES. LA PROGRESIÓN DE AUMENTO DE LA DEMANDA Y POR TANTO CAÍDA DE PRECIOS Y MAYOR DISPONIBILIDAD CONTINUARÁ A LO LARGO DE LOS PRÓXIMOS AÑOS. EN CUANTO A SI ENERGÉTICAMENTE SON MÁS BARATOS DE PRODUCIR, HAY CIERTA CONTROVERSIA. COMO TODAS LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS NECESITAN DE ESTUDIOS SERIOS DE VIABILIDAD MEDIOAMBIENTAL Y DE UN PROCESO DE OPTIMIZACIÓN TECNOLÓGICA A TODOS LOS NIVELES”. POR SU PARTE, HARALD KAEB, PRESIDENTE DE IBAW, CONSIDERA QUE EL SOPORTE A LA INDUSTRIA ES FUNDAMENTAL EN ESTE MOMENTO, PARTICULARMENTE PARA UNA ENTRADA AL MERCADO A GRAN ESCALA. LA IBAW ESTIMA QUE APROXIMADAMENTE EL 10% DE LAS ÁREAS DE APLICACIÓN QUE LOS PLÁSTICOS TIENEN HOY EN DÍA PUEDE SER CUBIERTA CON LOS BIOPLÁSTICOS DISPONIBLES ACTUALMENTE. PARA QUE ESTO SUCEDIERA, SIN EMBARGO, SERÍA NECESARIO QUE HUBIERA CINCO MILLONES DE TONELADAS DE BIOPOLÍMEROS EN EUROPA, Y ACTUALMENTE LA CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN ALCANZA SÓLO LAS 300.000 TONELADAS.