Biotecnología: futuro de la materia prima para los envases de plástico

La biotecnología estará íntimamente ligada al desarrollo de la industria del envase, debido a la evolución de los materiales que utiliza para su producción (plástico, vidrio, metal, papel y madera).

Por ende, el avance de las cualidades mostradas por cada materia prima se ve reflejado en envases con características innovadoras de protección, barrera y durabilidad.

Sin embargo, se trata de materiales finitos debido a su origen y cuyo costo, cada vez más elevado, no sólo se torna económico, sino en mucho casos ecológico y sustentable. En el caso particular del plástico, su origen principal es a partir del petróleo, recurso que ha sufrido una serie de vaivenes por su naturaleza no renovable y costos de extracción en los últimos años.

De hecho las resinas derivadas del petróleo si bien mantienen una producción estable actualmente, la fuente de su origen va disminuyendo y la carencia se acentúa. En el caso de México por ejemplo, de acuerdo con datos de la Asociación Nacional de Industriales del Plástico, ANIPAC, más del 50% de las resinas que se consumen en el país son importadas, por lo que la dependencia del mercado extranjero en muy amplia.

A ello, se debe agregar el factor ecológico que ha puesto en el ojo del huracán el uso de este tipo de plásticos, en particular en el caso de los envases (tardan hasta 300 años en degradarse). Lo cual incluso ha llevado a diversos estados del país a establecer leyes para la prohibición de bolsas que no sean biodegradables.

El caso más concreto, es el del Distrito Federal, donde la Asamblea Legislativa decreto una ley en este sentido (Ley de Residuos Sólidos que prohíbe a los comercios regalar bolsas de plástico no biodegradables a sus clientes). Y siguiendo esta tendencia, estados como Puebla, Durango y el Estado de México trabajan en iniciativas similares.

Justo el tema de los biodegradables ha servido como paliativo para toda la polémica generada, presentándose estos como “la gran solución” para resolver los problemas ambientales que generan los envases.

Pero el tópico de los biodegradables tiene diversas aristas de comprensión. En principio, para ser clasificados como tal necesitan cumplir con ciertos estándares o normas, nacionales o internacionales. Asimismo, la propia acción de degradación es un parámetro donde éstos se ubican.

 

Biotecnología para definir el aprovechamiento de los materiales

 

De manera general este proceso se puede dar por diferentes medios, siendo los más comunes: la luz (foto degradación), la humedad ó el agua (hidro degradación o hidro solubilidad), oxígeno-calor-luz (oxo degradación) o los microorganismos (bio degradables).

Así, éstos se degradarán por la acción de bacterias o microorganismos que van a consumir el polímero hasta transformarlo en energía, metano, agua, CO2, y materiales inorgánicos o biomasa.

La biodegradabilidad en la industria del empaque está relacionada con dichos procesos y la utilización de ciertas materias primas. Justo a ese material se le conoce como biopolímero, y su definición se refiere a polímeros que pueden ser procesados en equipos de inyección o extrusión convencionales y que están hechos a base de fuentes renovables y/o que pueden ser biodegradables.

Asimismo, de acuerdo con el ingeniero Ernesto Silva, Presidente de la Unión Latinoamericana de Embalaje, los biopolímeros se utilizan para la producción de bioplásticos.

“Hay que tener en cuenta que un biopolímero no necesariamente va a ser biodegradable, como es el caso de los nuevos polietilenos hechos con base en fuentes renovables (azúcar de caña), y por otro lado un polímero biodegradable no necesariamente tiene que provenir de fuentes renovables, como es el caso de algunos poliésteres que provienen del petróleo”, explica el entrevistado.

 

Biopolímeros, las tres grandes áreas

 

a) Polímetos.- Extraídos/removidos directamente de organismos vivos principalmente plantas y algunos animales. En esta clasificación entran los polisacáridos como el almidón, la celulosa y sus derivados, la lignina, el quitosan y las proteínas como la albúmina, la caseína, el colágeno, el gluten de trigo y la proteína de soya.

b) Polímeros producidos por síntesis químicas tradicionales a partir de monómeros bioderivados. Dentro de esta clasificación el ejemplo típico es el polilactato que es un biopoliéster polimerizado a partir de monómeros de ácido láctico, el cual a su vez es producido vía fermentación de carbohidratos provenientes principalmente del maíz ó la papa.

c) Polímeros producidos por microorganismos ó por bacterias genéticamente modificadas. Los biopolímeros más conocidos dentro de este grupo son los Polihidroxialcanoatos (PHA’s), dentro de los cuales tenemos el Polihidroxibutirato (PHB), y el Polihidroxivalerato (PHV).

 

Biopolímeros y los envases

 

De acuerdo con el ingeniero Jorge Martínez, Director General de la Asociación Mexicana de Envase y Embalaje (AMEE), actualmente se están diseñando nuevos materiales obtenidos de residuos de algunas plantas que aseguran su eliminación en el medio ambiente y la desaparición de los residuos.

“Hoy existen envases que se obtienen del almidón de cereal y, especialmente, del almidón de trigo. Para ello, ha sido fundamental el apoyo que se ha dado a la agricultura en diversos países del mundo, donde se ha logrado una gran producción de este alimento”, detalla el directivo.

Agrega que la existencia de nuevas posibilidades para estos productos procedentes del campo puede cambiar la situación a medio plazo, y aunque parecía imposible, se está valorando la producción agrícola como el mejor sistema para el aprovisionamiento de materias primas, tanto energéticas como de uso cotidiano, que no tengan implicaciones negativas para el medio ambiente.

En este sentido, la Maestra Maribel Alemán, Profesora de la Maestría en Humanidades de la Universidad Anáhuac señala que el principio de los envases biodegradables es la creación de fibras hechas a base de productos naturales que originalmente pueden ser considerados como desperdicios.

“Los envases que más expectativas están creando son los que se obtienen del almidón de cereal y, especialmente, del almidón de trigo. Las investigaciones han probado además que los envases biodegradables son tan, fuertes, resistentes e impermeables en su uso como sus homólogos hechos de poliestireno, por ejemplo”, refiere.

La especialista añade que la gran variedad de almidones – tales como de trigo, papa, camote, remolacha o maíz – ofrece a los fabricantes de productos biodegradables alguna flexibilidad de adquisición, lo cual les brinda la posibilidad de asegurar que sus precios sean competitivos frente a los envases fabricados con plásticos tradicionales.

Envases y biotecnología

 

Quizá el principal problema de una producción en masa de envases biodegradables a partir de biopolímeros es el costo que representa su transformación, así como la ineludible decisión de utilizar la materia prima para consumo humano o para producir estos (biopolímeros)

En su Anuario Estadístico, la Asociación Mexicana de Envase y Embalaje señala que “si tiene en cuenta que gran parte del campo en los países desarrollados está despoblado y que hay una importante superficie disponible para incrementar la producción de especies vegetales interesantes, con la tecnología adecuada se podrían conseguir grandes producciones sin inversiones excesivamente elevadas”.

El documento añade que el sector agrícola se encuentra en capacidad de ofrecer una amplia variedad de almidones diferentes (tales como de trigo, papa o maíz) lo que da a los fabricantes de productos biodegradables alguna flexibilidad de adquisición. Esa flexibilidad puede ayudarlos a asegurar que sus precios sean competitivos frente a los envases o artículos fabricados de plástico convencional.

De acuerdo con la doctora Edith Ponce, del Departamento de Biotecnología de la Universidad Autónoma Metropolitana, en los últimos años se ha trabajado en el desarrollo de materiales de empaque que sustituyan a las películas plásticas, mediante el uso de biopolímeros  procedentes de recursos renovables.

“Algunos materiales de empaque muy socorridos actualmente son el ácido poliláctico (PLA), el polihidroxialcanoato (PHA) y el polihidroxibutirato (PHB) obtenidos por fermentación microbiana con microorganismos silvestres o con microorganismos modificados genéticamente. En particular, el PLA se ha empleado en la fabricación de botellas y charolas a nivel industrial con numerosas aplicaciones para alimentos”, comenta la especialista.

 

El papel de la ingeniería genética

 

Al respecto, Roselia Medina, Profesora de la Universidad Nacional Autónoma de México señala que quizá el camino para obtener biopolímeros es la ingeniería genética.

“¿Por qué no utilizar plantas para producir plásticos biodegradables a partir de esta rama de la ciencia?, Las plantas no requieren instalaciones especiales y los costos de mantenimiento son mínimos. De hecho, actualmente en Estados Unidos se realizan investigaciones con el fin de producir plásticos en otras plantas como la papa, el frijol, el maíz y el betabel”, señala la especialista.

La expansión de los biopolímeros, explica el Director General de la AMEE, está superando cuestiones tecnológicas que los empieza a convertir en una opción a tener en cuenta. Y es que las propiedades de barrera que están alcanzando estos materiales están asimilándose a los estándares de polímeros procedentes de fuentes como el petróleo.

“Las principales utilidades en el ámbito alimentario están siendo para el envase de productos frescos como frutas y verduras; en forma de bandejas rígidas para productos de confitería, pastas frescas y ensaladas; botellas para agua mineral; bandejas de polímero sobre la base de almidón de maíz, solubles en agua, que se usan para bombones de chocolate y galletas, e incluso como films biodegradables sobre la base de almidón con microperforaciones para permitir la respiración de frutas y vegetales envasados. Incluso, y ya fuera del ámbito alimentario, también se usan para CDs y componentes electrónicos, o para dispositivos descartables de uso en medicina humana y diagnóstico”, puntualiza.

Actualmente a nivel mundial, de acuerdo con datos de International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications más de 13 millones de agricultores en el mundo se dedican a la producción y comercialización de cultivos genéticamente modificados.

Quizá la biotecnología sea el punto de partida para el desarrollo de biopolímeros con características cada vez más apropiadas para obtener materia prima para la transformación de empaques.

Por Mauricio Pineda