Polímeros de base biológica - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos



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Polímeros de base biológica

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Polímeros de base biológica

La sustitución de recursos de origen fósil por moléculas extraídas de la biomasa representa uno de los principales objetivos de la Química Verde. Los productos de base biológica son productos comerciales e industriales que están compuestos en su totalidad, o en parte significativa, de productos biológicos o materiales agrícolas nacionales renovables o productos forestales. Gran parte del enfoque en la bioeconomía se ha centrado en los combustibles de base biológica y las fuentes de energía. Sin embargo, uno no puede simplemente excluir los sectores de energía y combustible porque tanto la infraestructura como los coproductos son parte de un sistema integrado de bioproductos. Varios factores afectan la tasa de crecimiento de la rama de polímero de base biológica. Estos factores incluyen la política estatal, la tecnología, el costo de la materia prima, la competencia (biomasa versus combustibles fósiles), los precios del petróleo crudo, la aceptación del consumidor y, por último, pero no menos importante, el acceso a datos de mercado claros y confiables. De hecho, hubo un amplio acuerdo, no solo de los principales actores industriales, sino también del lado del usuario, sobre la necesidad de datos de mercado sólidos, transparentes y mundiales sobre la rama de polímeros de base biológica. Los plásticos convencionales como el polietileno (PE) y el polipropileno (PP) se fabrican a partir del petróleo. En otras palabras, se basan en fósiles y están hechos de recursos no renovables. Los materiales biológicos están hechos de fuentes de biomasa renovables. Hay dos razones principales por las que es necesario cambiar a materias primas de base biológica: en primer lugar, todos los materiales de origen fósil eventualmente contribuyen a la carga de CO2 que acelera el cambio climático y, en segundo lugar, con la creciente demanda, los combustibles fósiles pronto escasearán. Los combustibles fósiles no son renovables y cuando los usamos, no se pueden regenerar rápidamente, mientras que las fuentes de biomasa renovable, como árboles y plantas, vuelven a crecer rápidamente y durante su crecimiento absorben CO2. de la atmósfera. Las opciones de base biológica cultivadas de manera sostenible son mejores para el medio ambiente porque carecen de muchos de los impactos ambientales dañinos en comparación con el uso de materias primas fósiles vírgenes.

El plástico convencional es barato de producir y tiene buenas cualidades como resistencia y tenacidad. La desventaja es que, aunque el material es duradero, libera microplásticos dañinos ya durante el uso y especialmente si los desechos plásticos se filtran a la naturaleza. Estas partículas pueden persistir en la naturaleza durante cientos de años. Después de su uso, solo una fracción de todo el plástico, alrededor del 9% en todo el mundo, se recicla. Es importante señalar que los productos de base biológica no son equivalentes a biodegradables, ya que en general el mercado contiene tres grupos principales de productos.

  • Plásticos no biodegradables de base biológica o de base biológica parcial, como PE, PP o PET de base biológica (los llamados `` drop-ins '') y polímeros de rendimiento técnico de base biológica como PTT o TPC-ET.
  • Plásticos que son tanto de base biológica como biodegradables, como PLA y PHA o PBS. El PHA (polihidroxialcanoato) es el plástico biodegradable de más rápido crecimiento impulsado por su elevado uso en envases, mientras que el PHA (polihidroxialcanoato) es un poliéster alifático producido mediante la fermentación del sustrato de carbono dentro de un microorganismo.
  • Plásticos que se basan en recursos fósiles y son biodegradables, como PBAT.

Las fuentes de la industria esperan que los polímeros de base biológica, como el biopolietileno, aumenten a un ritmo más rápido que los polímeros biodegradables debido a factores como la capacidad de 'incorporación' que tienen, ya que su producción, uso y eliminación son similares a los de la petroquímica convencional. Como todas las sustancias se degradan con el tiempo, es importante seguir los estándares establecidos para evitar el uso excesivo de la frase "biodegradable". Estas normas legales permiten que los productos se etiqueten como "contenido de carbono de base biológica" o "contenido de masa de base biológica" e incluyen la norma de la UE CEN/TS 16137, la norma correspondiente de EE. UU. ASTM 6866 o normas internacionales como ISO17088.

Muchas plantas, animales, microorganismos y hongos son fuentes de  materia prima de base biológica para obtener y / o derivar monómeros, oligómeros, polímeros y / o biofibras. La sustitución de materias primas de base biológica por materias primas petroquímicas (basadas en combustibles fósiles) en la  Esta limitación es consecuencia de la necesidad de evitar caídas de rendimiento y / o aumentos de precios inaceptables para los consumidores que suelen demandar una mayor sostenibilidad sin tener que hacer ningún sacrificio. Conseguir la paridad de precios de los productos poliméricos de base biológica con sus homólogos petroquímicos es, por tanto, fundamental para que dichos productos sigan ganando cuota de mercado. El logro de la paridad de precios mediante productos de base biológica adicionales dependerá no solo de los avances en los materiales de base biológica, sino también de la abundancia y los precios futuros de los combustibles fósiles.  Por ejemplo, en un escenario, la extracción de combustibles fósiles de recursos no convencionales puede generalizarse lo suficiente como para conducir a un renacimiento de la industria petroquímica, lo que obstaculiza la comercialización de productos de base biológica.  En un escenario opuesto, las preocupaciones ambientales y / o el crecimiento más rápido de la tecnología de energía renovable pueden conducir a una disminución en la extracción de combustibles fósiles, acelerando la comercialización de productos de base biológica.

Estándares y certificaciones de plásticos de base biológica

Hoy existen dos estándares principales que permiten medir el porcentaje de recursos renovables presentes en un polímero:

ASTM D6866 / ISO 16620-2
ASTM D6866-18. Métodos de prueba estándar para determinar el contenido de base biológica de muestras sólidas, líquidas y gaseosas mediante análisis de radiocarbono ”, se utiliza para medir el contenido de base biológica de productos que contienen componentes combustibles a base de carbono en presencia de O2 para producir Gas CO2 .Mediante la datación por radio-carbono, es posible determinar el porcentaje de carbono de los recursos renovables en un material comparándolo con el carbono de los recursos fósiles. De hecho, el contenido de carbono¹⁴ de un elemento que proviene de la biomasa es muy característico en comparación con un compuesto derivado del petróleo que contiene poco o nada. Por lo tanto, medir la proporción de carbono con base biológica se vuelve muy simple.

EN 16785-1
También este estándar permite determinar el contenido de base biológica mediante un análisis de radiocarbono y un análisis elemental.con esto metodo es posible obtener una medición más precisa, porque este estándar también considera los átomos de oxígeno, nitrógeno e hidrógeno además de los átomos de carbono.
 


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