Son los plásticos Biodegradables?

Son los PLÁSTICOSBIODEGRADABLES?s plásticos BiodegradaI

P L A S T-IMAGEN MÉXICO 2013

dables?

21/04/23 Ing. German Suarez / Gerardo Garcia, MBA

PLÁSTICOS el mejor invento

del hombre

21/04/23

Los Plásticos

Poli – del griego “muchos” y…

Mero – “parte”

Polímero – Gran molécula construida a base de la repetición de simples y pequeñas unidades llamadas “MONÓMEROS” como etileno, propileno, cloruro de vinilo, ácido tereftálico, etilen glicol, butadieno, estireno, benceno, amidas, ácido Láctico, almidones, etc. EN TODOS LOS CASOS UNIÓN DE ÁTOMOS de CARBÓN con enlaces a otros radicales.

Comonómero o Copolímero – Otra unidad estructural añadida al monómero usada para modificar las propiedades del polímero.

21/04/23

Polimerización

La reacción ocurre por medio de catalizadores.El polímero obtenido es inestable, por ende deben agregarse antioxidantes para conseguir conserve sus propiedades físicas y mecánicas.

P L Á S T I C O S

21/04/23

Todos los polímeros tienen como base la unión

c — c Llenando sus otras ligaduras con Hidrogeno u otros radicales como -CH3, N, O, –OH, Benceno como el Poliestireno

P L Á S T I C O S

21/04/23

Polímeros Plásticos

Son compuestos orgánicos de cadenas moleculares muy largas con mas de 100,000 enlaces formados por átomos de C, Hidrogeno, y otros radicales.

C — C La estructura molecular consiste en un armazón de átomos de carbono a los que se unen los átomos de hidrógeno y radicales. Las cadenas de átomos de carbono pueden ser lineales o ramificadas o cruzadas como en los elastómeros, abiertas o cerradas.

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T i p o s de P l á s t i c o s

Plásticos producidos con hidrocarburos de origen petroquímico, significan 99% del total de plásticos producidos mas de

275 MM tons. al año.

Bio-Plásticos origen vegetal o animal.

1.0 MM tons. al año.Conocidos como renovables. Los hay

compostables y sustentables ó plasticos verdes.

Plástico

Etileno Polietileno

Propileno Polipropileno

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ACETAL Polioximetileno (POM)Poliformaldehído

Poliuretano

P l á s t i c o

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Polibutadienocaucho sintético

Poliamidas

P l á s t i c o

Plástico

PVC

 

PET

Poliestireno

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Plasticos de mayor uso son los de origen petroquímico, significan 99% del total de plásticos producidos.

Termoplásticos: son polímeros de alto peso molecular, los que poseen cadenas asociadas por medio de débiles fuerzas Van der Waals

Termofijos: son materiales que una vez que han sufrido el proceso de calentamiento-fusión y formación-solidificación, se entrelazan sus cadenas impidiendo poder fundirlos nuevamente para moldearlos..

Plásticos convencionales

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Bio-PlásticosPlásticos de Ingeniería

Plásticos de Ingeniería: Son aquellos que tienen una fabricación, disponibilidad, y demanda mundial, tienen un rango de precios internacional y requieren de gran tecnología para su fabricación y procesamiento.

También basados en unión C-C con ligaduras a radicales con elementos como N, O, Cl, S, y iones de Na, Zn, Mg, denominados Ionómeros.

PCPolicarbonato

NYNylon /

Poliamidas

ABSAcrilonitrilo

Butadieno

Estireno

SANAcrilonitrilo

Estireno

Acetales

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Llamados también BIOBASADOS son producidos a través de materias primas renovables, vegetales y animales. Los hay:

Compostables (biodegradables), Sustentables (origen renovable), e Híbridos (mezcla con petroquímicos),

Actualmente ofrecen menores propiedades físicas y mecánicas pero evolucionan mejorando barreras y bajando densidades, son una excelente alternativa para el futuro inmediato

Bio-PlásticosBio-Plásticos

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ÁCIDO POLILACTICO PLA

El ácido láctico (LA) es el ácido 2-hidroxipropanóico

Plásticos B I O B A S A D O S

PLA Ácido Poliláctico

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Tipos de Bio-Plásticos

Los polímeros basados en almidón, se caracterizan por tener propiedades similares a las de PE y PP, son totalmente compostables y tienen alta permeabilidad.

Los basados en celulosa son muy usados en mezclas y sus propiedades son similares a las del PS. Tienen gran rango de aplicaciones, como películas. Además, son usados como compuestos en moldeo por inyección.

El ácido Poliláctico (PLA) Es adecuado para mezclas, y sus propiedades son similares a las del PET. Tiene alta transparencia y brillo, así como buena barrera a olores. Es especial para aplicaciones de empaque, médicas y en fibras.

Los polihidroxialcanoatos (PHA), familia de polímeros producida por bacterias, son apropiados para mezclas. Sus propiedades mecánicas varían y es similar a PE, PP o PS, tiene estabilidad dimensional a 100oC.

Los poliésteres Biobasados, que son apropiados para mezclas, Tienen propiedades similares a PP y PE. Son biodegradables, y usados en envases y películas.

Hecho con fécula de maíz

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Bio-Plásticos compostables

BASF lanzó al mercado el producto Ecovio, una mezcla de Ecoflex y 45% de ácido poliláctico. Ecoflex es un polímero compostable, aplicaciones serán películas flexibles apropiadas para bolsas de mercado. NatureWorks LLC A partir de los azúcares de las plantas produce polímeros del ácido Poliláctico, bajo las marcas Ingeo. El poliácido láctico o ácido poliláctico (PLA) es un poliéster alifático termoplástico derivado de recursos renovables, de productos tales como almidón de maíz (en los Estados Unidos), tapioca (raíces, o almidón principalmente en Asia) o caña de azúcar (en el resto de mundo). Se pueden biodegradar bajo ciertas condiciones, tales como la presencia de oxígeno, y es difícil de reciclar. Novamont Mater-Bi es la marca comercial. Mater-Bi es un bioplástico que deriva principalmente del almidón de maíz, trigo y patata. Dupont lanzó Sorona, un biopolímero diseñado para fibras y textiles. Se trata de un tipo único de polímero con base en 1,3 propanediol (PDO).. Biomax® PTT 1002 is a bio-sourced polyester resin made from propanediol and terephthalic acid.

21/04/23

Bio-PlásticosPlásticos Verdes

Estos monómeros de Etileno, Propileno, o Etilen Glicol, se obtienen de productos vegetales, tales como maíz, caña de azúcar, etc.

La materia prima proviene de origen vegetal, lo cual puede causar un desequilibrio en la oferta demanda de alimentos, aunque se ha planeado adecuadamente para satisfacer ambos mercados.

El polímero obtenido es idéntico al obtenido del petróleo o gas, por

ende tendrá las mismas condicionantes mencionadas.

Propiedades del PET: Rigidez, Durabilidad

: Acido Tereftálico (C6H4(COOH)2) con Etilenglicol (CH2OHCH2OH)

21/04/23

Bio-Plásticos Plásticos Verdes (sustentables)

Sus monómeros como Etileno, Propileno, o Etilen Glicol, se obtienen de productos vegetales, tales como maíz, caña de azúcar, etc. La materia prima proviene de origen vegetal, lo cual puede causar un desequilibrio en la oferta demanda de alimentos, aunque se ha planeado adecuadamente para satisfacer ambos mercados.El polímero obtenido es idéntico al obtenido del petróleo o gas, por

ende tendrá las mismas condicionantes mencionadas. Ejemplo PET:

Propiedades del PET: Rigidez, Durabilidad

: Acido Tereftálico (C6H4(COOH)2) con Etilenglicol (CH2OHCH2OH)

21/04/23

Ciclo de Vida

Los plásticos al igual que todos los satisfactores presentan un sistema finito o transformable, es decir tienen un inicio y un fin.

Busquemos entonces INCREMENTAR su CICLO de VIDA,

como? R E C I C L A N D O Hoy en el mundo es aun muy pobre el volumen reciclado de los plasticos, pero crece a pasos agigantados. Al final el articulo siempre se DESECHA, ergo una opción natural es: a• BIODEGRADAR en forma acelerada es la solución. Sí, todos los PLÁSTICOS son BIODEGRADABLES, los de origen petroquímico y los Biobasados incluso los sustentables,

TODOS tienen una estructura química orgánica C-C recuérdenlo…

21/04/23

http://t21.com.mx/logistica/2013/03/11/solo-13-plastico-producido-mexico-recicladoDel total de la producción en México de plástico el año pasado, se reciclaron 780 mil toneladas, lo que apenas representó un 13% de 6.1 millones de toneladas, referenció José del Cueto, presidente de la Asociación Nacional de Industrias del Plástico (ANIPAC).Este bajo índice comparado con el nivel de producción nacional se deriva principalmente de la falta de cultura en el país para separar los residuos y también por problemas de los clientes de la industria, pues muchas veces se mezclan materias primas que son difíciles de descomponer de manera económica para su reciclaje, explicó del Cueto. Por ello, es necesario desarrollar campaña nacional para separación y manejo de residuos en colaboración con las autoridades pertinentes, señaló.Otro factor determinante dijo es “convencer a los fabricantes de envases de nuestros clientes para que diseñen productos que sean fáciles de reciclar después de ser utilizados. Por ejemplo, para obtener que los alimentos tengan mayor vida en el anaquel, los empaques son fabricados

con diferentes plásticos y en ocasiones no son compatibles entre sí, pues tienen diferentes puntos para ser fundidos, lo que impide su reciclaje de manera homogénea”.

R E C I C L A J E según ANIPAC

21/04/23

LA TECNOLOGÍA de las empresa que fabrican PLÁSTICOS, ha trabajado por MAS de un siglo e invertido billones de USD y horas ciencia para evolucionar los polímeros desarrollando tecnología, haciéndolos MAS RESISTENTES, LIGEROS, CRISTALINOS, de baja interferencia a OLOR Y SABOR, y sobretodo para el mas GRANDE de los MERCADOS, el EMPAQUE con MAYOR BARRERA a gases y moléculas que buscan penetrar la matriz plástica que sirve como protección a los artículos envasados. Es imposible pedir a una empresa de alta tecnología que evite hacer películas multicapa porque no se pueden RECICLAR, si bien, la tecnología logra hacer envases mas ligeros y funcionales con COEXTRUSIÓN, en: Embutidos, fritos, líquidos, solventes, químicos, etc.

ES de FACTO QUE HAY TECNOLOGIA para resolver los retos y no cerrar las mentes escondiendo la cabeza como avestruces.

R E C I C L A J E

21/04/23

Reciclado de Plástico gran NEGOCIOTodo termoplástico puede ser reciclado:

PET, PVC, PE, PP, PS, NY, ABS, PC, PLA, PHA , excepto los polímeros de ligaduras cruzadas.

El reciclado primario consta en: Acopio postindustrial y postconsumo, posteriormente requiere separación y selección de los diferentes tipos y grados de polímeros.Limpieza y granulado donde el plástico se muele y por último es peletizado, para darle mejor procesabilidad.RECICLAR es un GRAN NEGOCIO, complicado si no hay buena y suficiente infraestructura dándole rentabilidad, pero muy rentable el caso del PET donde los embotelladores han hecho enormes inversiones, logrando que el PET sea regenerado con propiedades idénticas al virgen. No ocurre así con todos los demás termoplásticos.

21/04/23

Los P L Á S T I C O S se D E G R A D A N

Si y fácilmente, por eso se protegen con ANTIOXIDANTES antes de salir de reactor con atmosfera inerte en las plantas productoras de polímeros, el O2 ataca y rompe las moléculas disminuyendo su peso molecular.DEGRADAR un plástico se hace por medios físicos-mecánicos y químicos:

Físicos-Mecánicos: Por la acción del calor(energía cinética incrementa choques rompiendo enlaces), luz UV rompe enlaces, mezclas con polímeros no compatibles, entrecruzamiento de cadenas, cargas o pigmentos no adecuados, por la acción de la erosión natural, impactos, pinchaduras, rasgaduras, entre otros.

Químicos por el contacto con O2, ácidos, álcalis, aceites, grasas, solventes, etc. Y por la acción de agentes que promueven la OXIDACIÓN como los aditivos (OXO´s) sus sales metálicas catalizan la actividad del oxigeno para romper las uniones C-C y C-Radicales haciendo inútil la función de antioxidantes que toda resina plástica lleva desde origen para hacerlos funcionales y reciclables. Un plástico degradado nadie lo quiere, hay en el mercado los denominados OFF GRADE estos son resinas que no cumplen con especificación de origen, ejemplo bajo contenido de ANTIOXIDANTES, que resultan en amarillamiento de resinas, bajas propiedades mecánicas y ópticas, pobres propiedades organolépticas, etc. Un plástico degradado es minusválido y NO ES RECICLABLE..

21/04/23

Importancia de los estabilizadores en la resina

• PROCESAR un plástico requiere de altas temperaturas y el

sobrecalentamiento es lo MAS agresivo para las resinas y el producto final

High TEMPERATURE

21/04/23

21/04/23

• Degradar catalizando la oxidación con OXO´s es devaluar al plástico haciéndolo invisible, no es recomendable, afecta la CORRIENTE de RECICLAJE y envenena el medio ambiente, degradar un polímero a moléculas pequeñas no garantiza biodegradación. Información científica ir a liga:

• http://randd.defra.gov.uk/Default.aspx?Menu=Menu&Module=More&Location=None&Completed=0&ProjectID=16263#Description

• Quemar el plástico usándolo como combustible No es recomendable, provocar la combustión del hidrocarburo aun en la mejor eficiencia genera CO2 y calor como energía degradada, lo que produce calentamiento global.

• El petróleo y gas NO deben quemarse, estos hidrocarburos son materia prima limpia para producir plasticos.

Los P L Á S T I C O S se D E G R A D A N

21/04/23

Biodegradabilidad

BIODEGRADAR ES UNA ACCIÓN BIOLOGICA, solo seres vivos la ejecutan.La ASTM define un plástico biodegradable como “un plástico en el cual la degradación resulta de la actividad natural que se produce con microorganismos, tales como bacterias, hongos y algas, ocurriendo procesos químicos que culminan en generación de CO2, H2O, CH4 y BIOMASA”.

21/04/23

Compostabilidad

Es el proceso de descomposición al que son sometidos los materiales de desecho biodegradables a fin de obtener un producto útil como fertilizante. Proceso biotécnico donde es posible ejercer un control sobre los procesos de biodegradación de materia orgánica.Condiciones para el compostaje:

HumedadTemperaturaAcidezOxigenoInóculos bacterianos

Son aditivos que permiten BIODEGRADAR al plástico, son moléculas orgánicas que se incorporan a la matriz plástica insertándose entre las cadenas moleculares del polímero como cualquier pigmento o aditivo en forma de Masterbatch al momento de ser procesado en inyección, extrusión, etc. El polímero al fundir permite la dispersión de estas moléculas de aditivo en la matriz plástica. Se aplican en concentraciones del 0.7 al 1.0% en peso. Y son funcionales para cualquier polímero. Respetando sus propiedades físicas, mecánicas, ópticas, organolépticas y de RECICLAJE. Ingrediente activo actúa SOLO en presencia de microorganismos cuando es desechado a la basura.

A d i t i v o s O r g á n i c o s (nueva generación)

21/04/23

Aditivos Orgánicos (nueva generación)

APLICAN a cualquier tipo de plástico, sea de origen fósil y/o plásticos sustentables/verdes, incluidos todos los genéricos (PE, PP, PS, PET, PVC, NY, ABS, etc.)CONSERVAN mismas propiedades físicas y mecánicas de la resina plástica, no alteran sus características originales. Tiempo de vida indefinido mientras se encuentren en anaquel o almacenamiento, inicia biodegradación al ser desechados. Por ende son 100% RECICLABLES.Biodegradación TOTAL en cualquier ambiente, aeróbico o anaeróbico, convirtiéndose en BIOgas y BIOmasa, en un plazo siempre menor a 5 años.

Biodegradación con Aditivos Orgánicos

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FORMACION DE LA BIOPELICULA

• La base de la resina hidrofobica se convierte en hidrofilica

• La secreción de enzimas catalizan toda reacción bioquímica que activan las propiedades higroscópicas

1

2

3

4

EXPANSION DE LA MATRIZ DEL POLIMERO

• La humedad expande la estructura molecular

• Los microbios obtienen acceso para entrar a la matriz del polímero

ROMPIMIENTO DE LAS CADENAS DEL POLIMERO

• En este proceso se unen mas microbios a la tarea

• La cadena del polímero se convierte en monómero

• Enzimas siguen catalizando las reacciones.

CONTINUA EL ROMPIMIENTO

• La atracción de múltiples especies de microbios ayudan a completar los procesos mas complejos

• Se reduce el peso molecular del polímeroMolécula de agua

Microbio

Aditivo Orgánico

Cadena del Polímero

C ó m o F u n c i o n a

proceso metabólico de microorganismosen ambiente anaerobio.

Resinas Tratadas

conAditivo

Orgánico

azucares

ácidos grasos

aminoácidos

ácido carbónicoy alcohol

H2CO2

amoniaco

H2acido acético

CO2CH4CO2

hidrólisishidrólisis

acidogénesisacidogénesis

acetogénesis

acetogénesis

metanogénesis

metanogénesisbiomasa

H2O

Material plástico tratado con Aditivo

Orgánico

Azucares

Amino Ácidos

Ácidos Grasos

Hidrólisis

Reacción química donde las partículas son solubles y los polímeros grandes son convertidos en simples monómeros.

Acido Carbónico

Hidrogeno

Dióxido de Carbono

Amoniaco

Acidogenesis

Reacción biológica donde los monómeros son convertidos

en ácidos volátiles.

ADITIVO ORGANICO

CO

OHH3C

CO OH H

Acido Acético + H2 + CO2

Acido Acético + H2 + CO2

Acetogenesis

Proceso macrobiótico aeróbico donde los ácidos volátiles son convertidos en acido acético, dióxido de carbono e hidrogeno.

Acido Carbónico

Hidrogeno

Dióxido de Carbono

Amoniaco

C

O

OHH3C

H2

+ CO O

Acido Acético Metano Dióxido de Carbono

Methanogenesis

Estas es la etapa final en el metabolismo microbial cuando las moléculas de acético son convertidas en metano y dióxido de carbono.

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Evidencia de biodegradabilidad

Prueba de plástico utilizando la

Norma internacional ASTM D5511

La cual es el método estándar para determinar la biodegradabilidad anaeróbica de material plástico.

Muestra para probar + inóculo metanogénico

Se mide el volumen de metano y dióxido de carbono

1. Digestor 5. Válvula2. Incubadora 6. Muestreo de gas3. Salida de gas 7. Descarga de gas4. Colector de gas

Demostración de la ASTM D5511

El avance de biodegradación se obtiene al determinar el porcentaje de conversión del carbón del plástico a carbón gaseoso (CH4 y CO2).Este porcentaje de biodegradación no incluye el monto de carbón de la substancia que es convertido en biomasa el cual no es metabolizado en CO2 y CH4.

Este método de prueba consiste en la introducción del material de prueba a un inoculo anaerobio exponiéndolos a un biodigestor con un 20% de sólidos, para documentar el total de carbón emitido en forma de gas (CO2 y CH4) el cual evoluciona con el tiempo y comprueba la biodegradación en la materia a probar.

21/04/23

Evidencia de biodegradabilidad

21/04/23

21/04/23

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Dando lectura a las graficas anteriores bajo evidencia científica efectuada por el IPN bajo la NORMA ASTM D-5511-02Podemos concluir que estos productos plásticos de origen PETROQUIMICO se BIODEGRADARÁN ANTES DE 5 AÑOS, BAJO LA ACTIVIDAD DE UN ADITIVO ORGANICO.

C o n c l u s i o n e s

ConclusionesLos plasticos son RECICLABLES, DEBEMOS ALARGAR su CICLO DE VIDA, sabemos que cada año se agregan mas de 275 millones de toneladas a la tierra aumentando el volumen ya acumulado, y al final de su uso y reciclado terminaran en la basura, en vertederos o rellenos sanitarios, esto es dañino para la vida, ayudemos a los P L Á S T I C O S a integrarse a su origen ecológico, permitámosles a todos los artículos plasticos a seguir la síntesis natural de BIODEGRADCIÓN por medio de organismos vivos en plazos acelerados menores a 5 años. Usemos aditivos BIODEGRANTES que les permitan esta capacidad.

21/04/23

21/04/23

Algunos datos

El PLÁSTICO es y seguirá siendo la opción mas viable para muchas aplicaciones, el petróleo y gas dejaran de ser combustibles, SIENDO solo materias primas para la industria química limpia y prospectiva.En el mundo se recicla un porcentaje mínimo comparado contra el total de la producción global y uso de plástico, mas de 275 MM cada año, que se agregan a las ya acumuladas. El plástico es reciclable pero su ciclo es finito, tarde o temprano se desecha y llega al basurero situación muy complicada y negativa.

La visión debe ser el reciclaje del 100% de todo producto plástico, mientras esto no ocurra, hagámoslo BIODEGRADABLE.

21/04/23

Si ya se puede… ¿por qué no hacerlo?

I N N O V A C I Ó N

« Innovación es la conciencia del equilibrio necesario para trasladar una idea de la

imaginación a la realidad »