Retos del mercado de compuestos químicos bio-basados

Los retos del mercado de compuestos químicos bio-basados son reducir el consumo y la dependencia de las fuentes no renovables y reducir la producción y la acumulación de residuos.

El modelo productivo actual de los químicos bio-basados conlleva costos elevados, numerosos estudios se centran en la optimización de la producción con el fin de reducir los precios de los productos bio-basados y conseguir que sean más competitivos que los productos derivados de las refinerías del petróleo.

El ecosistema de innovación invierte en las biorrefinerías de segunda generación, en el aprovechamiento de residuos y subproductos de distintos orígenes en aras de conseguir una producción más sostenible (medioambiental y económicamente) de compuestos químicos que hasta ahora se obtenían del refinado del petróleo.

A continuación se comentan cada uno de los grupos de productos bio-basados señalando el tipo de productos y aplicación así como los retos a abordar en el corto-medio plazo:

Plataformas químicas bio-basados

Son compuestos químicos que pueden servir como base para la síntesis de otros compuestos químicos de interés, por ejemplo el ácido láctico, que puede ser empleado para la síntesis de propilenglicol o lactidas, que pueden ser a su vez empleados como base para la síntesis de poliéster o ácido poliláctico (PLAs), respectivamente.

Retos: En la actualidad, se están proyectando y construyendo nuevas plantas de producción biotecnológica de plataformas químicas, hará que la cuota de mercado de estos compuestos aumente rápidamente. También se necesita buscar materias primas que sean más económicas que las que se están empleando actualmente, como por ejemplo residuos de la industria alimentaria.

Disolventes

Engloba a todos los compuestos que tienen la capacidad de disolver sustancias sin cambiar su estructura química. Los disolventes orgánicos bio-basados se pueden dividir en tres grupos: oxigenados, hidrocarbonados y halogenados

Entre los disolventes producidos biotecnológicamente más representativos encontramos el acetato de etilo (36 kt/a) y trementina o aguarrás (70 kt/a). Otros disolventes bio-basados que son consumidos en la UE-28 pero no producidos son: iso-butanol, lactato de etilo y acetona.

Retos: Conseguir  la mejora de procesos que redunde en mayor medida en una reducción de las emisiones de Compuestos Orgánicos Volátiles (COV), así como cuestiones de salud y seguridad, que en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero.

Polímeros para plásticos

Estos polímeros podrían suponer una clara alternativa a los producidos a partir de fuentes no renovables y se alinean con los objetivos marcados por Europa para 2030.

Entre los polímeros con mayor peso encontramos distintos plásticos biodegradables como el almidón empleado para plásticos (130 kt/a), PHA (2,3 kt/a) y PLA (7 kt/a). Además, en función de los monómeros que forman estos plásticos, existe un gran abanico de posibilidades en función de la aplicación deseada.

Por otro lado, tenemos los plásticos no biodegradables como el bio-polietilenglicol y el bio-tereftalato de polietileno.

Retos: Existe poca armonía entre la producción biotecnológica de bio-plásticos y las empresas de reciclaje de plásticos derivados de recursos fósiles, a lo que se une la poca inversión e infraestructuras para la síntesis de bio-plásticos. Por otra parte, se trabaja en la reducción de los costos de producción de estos bio-plásticos y que puedan ser más competitivos en el mercado actual.

Pinturas, tintes, colorantes y revestimientos

Estos compuestos se obtienen de la mezcla de otros como disolventes o polímeros. Entre los más destacados está el poliuretano (39 kt/a) que es parcialmente bio-basado, y resinas alquídicas (432 kt/a) de producción completamente biotecnológica. El ácido ricinoleico es un aditivo bio-basado que aún no tiene representación en el mercado.

Retos: La reducción de los costes de producción; además se está buscando la forma de alcanzar calidades más parecidas a las obtenidas en la refinería de distintas fuentes no renovables.

Surfactantes

Este grupo de compuestos está formado por moléculas con unas características químicas especiales, denominadas moléculas anfipáticas, con un extremo hidrofílico y un extremo hidrofóbico. Estos compuestos se emplean para fabricar suavizantes, detergentes y en la producción de papel.

La mayoría de los surfactantes son obtenidos a partir de aceites vegetales (84 %); algunos ejemplos son los glucolípidos (10 kt/a), soforolípidos (50 kt/a) y esterquats (130 kt/a). También se producen algunos surfactantes a partir de azúcares, alquil poliglucósido (50 kt/a), y a partir de almidón, carboximetilalmidón (25 kt/a).

Retos: Es necesaria la búsqueda de fuentes de materias primas que sean más económicas y también economizar los procesos de purificación. Así mismo, uno de los objetivos es la sensibilización de la sociedad por los surfactantes bio-basados.

Adhesivos

Se producen en gran parte a partir de madera y aceites vegetales. La mayoría de los adhesivos son mezclas entre monómeros de polímeros y disolventes. Algunos de estos son: metacrilatos (10 kt/a), alcohol furfurílico (40 kt/a), resinas expóxicas (4 kt/a) y talloil (141 kt/a). Estos compuestos se pueden emplear para fabricar pegamentos, pinturas, revestimientos o en la industria de fundición.

Retos: Garantizar los mismos estándares de calidad en todos los productos, manteniendo así una calidad constante, y conseguir mejorar su reciclabilidad son los principales retos tecnológicos a abordar.

Lubricantes

Sustancias que reducen la fricción entre superficies en contacto, reduciendo la temperatura generada cuando éstas se mueven. Muchos de estos lubricantes incluyen compuestos bio-basados, en especial, ácidos grasos, alcoholes grasos y glicerol. Se emplean en motosierras, motores y textiles entre otros.  Entre estos encontramos: ácidos grasos de talloil (2 kt/a), ésteres metílicos de ácidos grasos (116 kt/a) y ésteres de ácidos grasos de polietilenglicol (50 kt/a).

Retos: Hoy en día el consumidor tiene poca información acerca de este grupo de químicos bio-basados. Por otro lado, es necesario obtener lubricantes con ciertas características físico-químicas, como que no tengan olores fuertes, que sean estables frente a la oxidación y con viscosidades determinadas.

Plastificantes

Los plastificantes o dispersantes son un grupo de aditivos que incrementan la plasticidad o disminuyen la viscosidad de los materiales. El compuesto bio-basado más representativo o con mayor producción de este grupo es el ácido succínico (23 kt/a) y en menor medida el ácido azelaico (12,8 kt/a).

Otro de los plastificantes bio-basados con gran importancia es el aceite de soja expoxidado o ESBO, pero este compuesto aún no se produce en la UE. Estos agentes plastificantes se emplean en la producción de plásticos.

Retos: Reducir los costos de producción para hacer que el proceso sea económicamente viable. Estos esfuerzos para reducir los costes de producción se deben centrar en producir estos compuestos a partir de materias primas que resulten más económicas.

Fibras sintéticas

Este grupo lo componen polímeros que constituyen fibras con varias aplicaciones, forman parte de un gran número de productos de consumo e industriales. Estos compuestos se emplean en la industria textil, alfombras, cables, moldes y tuberías entre otros.

Algunos de los compuestos bio-basados más característicos de este grupo son el rayón 600 (kt/a), el acetato de celulosa (165 kt/a), poliamida-11 (23 kt/a) y poliamida-4,10 (1kt/a).

Otro compuesto que podría ser importante en este grupo es el tereftalato de polietileno, del cual aún no hay producción con base biotecnológica. Se trata de compuestos biodegradables y con un mercado en crecimiento.

Retos: La legislación para el empleo de estas fibras aún no está muy definida en la UE-28, además de ello, la financiación e inversión en estos procesos es demasiado baja. Así mismo, la reducción en ellos costes de producción pueden hacer que el mercado de las fibras bio-basados crezca con fuerza.