Víctor D. Lechuga Islas, Ricardo Acosta Ortiz, Roberto Yáñez Macías

Dr Ricardo Acosta Ortiz Investigador Titular C en el Centro de investigación en Química Aplicada, con 39 años de experiencia en investigación y Desarrollo en plásticos, especialidad en polimerizaciones fotoinducidas; Dr Roberto Yañez Macias, Técnico Titular C, con 5 años de experiencia en investigación y desarrollo Centro de investigación en Química Aplicada especialidad en polimerización radical controlada, Dr Victor Daniel Lechuga Islas, University of Liege, Belgica, 2 años de experiencia, especialidad en síntesis de polímeros. Correo de contacto ricardo.acosta@ciqa.edu.mx

Frente a la crisis de contaminación originada por los plásticos a nivel global, investigadores en México exploran una de las soluciones con mayor posibilidad de implementación a nivel industrial y comercial: la creación de bioplásticos a partir de recursos naturales renovables. Esta alternativa no solo promete reducir nuestra dependencia de combustibles fósiles, sino también disminuir el impacto ambiental generado por los plásticos que usamos a diario. Con una diversidad privilegiada y abundantes recursos naturales, México tiene una oportunidad única para liderar la producción de bioplásticos mediante procesos más sostenibles. Este artículo explora algunas de las materias primas más prometedoras para desarrollar bioplásticos en el país, junto con los desafíos y las posibilidades de estas tecnologías.

¿Qué son los bioplásticos?

Al igual que los plásticos tradicionales, los bioplásticos están diseñados para desempeñar aplicaciones en la vida diaria. Dependiendo de la aplicación, estos plásticos deben cumplir con propiedades específicas, por ejemplo, tenacidad, dureza, resistencia a condiciones ambientales, flexibilidad y transparencia, entre muchas otras. Para ello, los plásticos tradicionales son manufacturados en condiciones determinadas, incorporando una gran variedad de formulaciones para cumplir su función de la mejor manera posible. Al respecto, el desarrollo de bioplásticos también busca crear materiales con propiedades óptimas para su aplicación, contemplando en este caso su origen y su capacidad de biodegradación. Así, un material plástico puede definirse como bioplástico si cumple alguna de las siguientes o ambas clasificaciones:

1. Bioplásticos de origen biobasado: Son aquellos fabricados a partir de materias primas renovables, como plantas o residuos orgánicos.
2. Bioplásticos biodegradables: Son aquellos que pueden descomponerse en el ambiente a partir de procesos biológicos, sin importar si están hechos de recursos renovables o de fuentes fósiles.

Los bioplásticos buscan contribuir a la economía circular a medida que aumenta sus posibilidades de uso y viabilidad. En México, el interés por los bioplásticos ha crecido notablemente, tanto en el sector empresarial como en el ámbito académico. Empresas consolidadas y centros de investigación trabajan en una amplia gama de proyectos, que van desde productos comercialmente exitosos hasta pruebas piloto y estudios en fase experimental. Esta tendencia demuestra un compromiso cada vez mayor por encontrar alternativas sostenibles que puedan reducir el impacto ambiental de los plásticos convencionales.

Beneficios de los bioplásticos y algunas fuentes en México

La transición hacia los bioplásticos representa atractivos beneficios frente a los plásticos convencionales:

• Reducción de la dependencia de combustibles fósiles: la mayoría de los plásticos convencionales se producen a partir del petróleo y gas natural. Los bioplásticos, en cambio, se obtienen de recursos renovables lo cual reduce la demanda de recursos fósiles.
• Disminución de la huella de carbono: Por su origen natural, los bioplásticos pueden contribuir a reducir emisiones de gases de efecto invernadero, al utilizar procesos menos contaminantes que los usados en la industria petroquímica.
• Degradación y manejo de residuos: Muchos bioplásticos pueden ser biodegradables o compostables, los cual facilita su reintegración en el medio ambiente y ayuda a reducir desechos plásticos en vertederos y ecosistemas naturales

México es un país vasto en biodiversidad, lo que ofrece múltiples oportunidades de evolucionar a una bioeconomía sustentable, a través del aprovechamiento de recursos naturales o desechos agroindustriales para la producción de bioplásticos (ver Figura 1). El ejemplo más sobresaliente de aprovechamiento de materias primas es el maíz, un símbolo cultural e histórico de nuestro país. El maíz es una fuente de almidón, el cual puede utilizarse entre otras cosas como materia prima para producir el ácido láctico utilizando un proceso de fermentación. El ácido láctico es a su vez el precursor para preparar el ácido poliláctico (PLA) el cual es un bioplástico versátil y además biodegradable. Este plástico es apto para la fabricación de envases y productos desechables.

Otro de los materiales con potencial aplicación es la biomasa derivada del agave. Esta planta se encuentra ampliamente distribuida en México y es tradicionalmente utilizada en la producción de bebidas alcohólicas, comida y fibras naturales. En específico, la industria de bebidas alcohólicas produce de 300 mil a 1 millón de toneladas de residuos derivados del agave anualmente. Estos residuos pueden reutilizarse como materia prima para producir materiales de valor agregado, entre ellos bioplásticos conocidos como polihidroxialcanoatos (PHA), conocidos por su capacidad superior de biodegradación frente a otros plásticos de origen fósil y vegetal.

El nopal y su fruto son otro recurso natural abundante en México que también puede aprovecharse para producir bioplásticos. Esencialmente, el jugo de nopal y las cascaras de su fruto contienen cantidades abundantes de polisacáridos, como por ejemplo un polímero biodegradable derivado del mucílago, el cual muestra propiedades adecuadas para la producción de películas plásticas con aplicaciones, por ejemplo, en bolsas biodegradables de un solo uso.

Algunas otras fibras con posible aplicación en bioplásticos incluyen el bagazo de caña para producir bioplásticos biodegradables a base de celulosa. Así mismo, el guayule, un arbusto desértico con capacidad de producir hule natural, es capaz de competir en propiedades con el caucho sintético. De la semilla del aguacate se pueden obtener ceras y polímeros naturales aplicables para crear utensilios de un solo uso.

Desafíos en la implementación de los bioplásticos

Para aumentar la producción de bioplásticos en México es necesario invertir en infraestructura avanzada, desarrollar tecnologías innovadoras, y promover políticas que impulsen el desarrollo y la adopción de materiales biodegradables. Aunque los beneficios de los bioplásticos son claros, su producción es aún muy baja en comparación con la de los plásticos convencionales.

Actualmente, solo 0.5% de la producción de plásticos global corresponde a materiales de origen bio-basado. Esta proporción ha aumentado ligeramente en los últimos años (0.54% en 2013 al 0.56% en 2022). La Figura 2 muestra una comparación entre el volumen de producción de los plásticos derivados de fuentes fósiles como el petróleo y gas, y la producción de bioplásticos producidos usando fuentes naturales. Se puede observar la gran diferencia entre ambos y al mismo tiempo el crecimiento, aunque lento en la producción de bioplásticos.

Por otra parte, la adaptación y desarrollo de nueva infraestructura necesaria para la producción de bioplásticos a gran escala sigue en desarrollo, lo cual aún limita su disponibilidad y viabilidad comercial.

Con una creciente demanda de plásticos en México, de alrededor de 9.45 millones de toneladas en 2023, la colaboración entre universidades, centros de investigación y empresas, significa un área de desarrollo primordial para seguir posicionando los desarrollos tecnológicos de México en el ámbito de los bioplásticos. A nivel global, empresas como Braskem S.A., BASF, y CJ Biomaterials, Inc ya se encuentran expandiendo su oferta de biopolímeros para diferentes industrias como métodos para reducir la dependencia de materias primas fósiles y al mismo tiempo reducir la huella de carbono de procesos industriales. Hoy en día, podemos encontrar ejemplos de desarrollos mexicanos con el aprovechamiento de fuentes vegetales o microbianas. Si bien, las propiedades de los bioplásticos en algunos casos no llegan a ser superiores a los competidores provenientes de fuentes fósiles, muchos de ellos pueden proveer algunas otras características interesantes, por ejemplo, la ralentización de la oxidación de alimentos, o la disminución del crecimiento microbiano.

Es importante mencionar que actualmente existe un gran interés tanto científico como industrial en el desarrollo de nuevos bioplásticos a partir de recursos naturales y su reaprovechamiento en nuevos materiales. No obstante, muchas otras estrategias de reutilización de materias renovables siguen en desarrollo, entre las que destacan el reaprovechamiento de materiales de desecho mediante su modificación química utilizando técnicas avanzadas de polimerización. Esto da lugar a materiales con propiedades totalmente diferentes de los polímeros convencionales. En el Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) en Saltillo, México, existe un gran interés en este tipo de estrategias, comprendiendo fases de extracción de planta, modificación química y funcionalización para su posterior polimerización y creación de nuevos materiales con propiedades atractivas para la industria alimenticia y automotriz. Algunos ejemplos sobresalientes, incluyen el aprovechamiento de la planta de guayule y de los desechos agroindustriales como cáscaras de frutos y semillas. Estas últimas contienen moléculas químicas con propiedades antioxidantes o de resistencia a rayos UV, las cuales, además de la capacidad de poder modificarse químicamente, son base para crear nuevos materiales con propiedades atractivas como resistencia mecánica a altas temperaturas.

Conclusión

La producción de bioplásticos a partir de recursos naturales ofrece a México una oportunidad única para liderar la lucha contra la contaminación plástica y la construcción de modelos de producción y consumo más sostenibles. Utilizando materias primas como desechos del maíz, el agave y nopal, el país cuenta con una base sólida para desarrollar una industria de bioplásticos innovadora y competitiva. Iniciativas de investigación y desarrollo, como las impulsadas por el CIQA y diversos centros académicos, demuestran que México avanza con pasos firmes hacia la implementación de soluciones más ecológicas. Sin embargo, superar retos como la reducción de costos y la optimización de las propiedades de los materiales será clave para convertirlos en una opción accesible, escalable y económicamente atractiva tanto a nivel nacional como global.

Fuentes

1. European Bioplastics e.V. (2023). Bioplastics. European Bioplastics. Recuperado de https://www.european-bioplastics.org
2. García-Maldonado, J., Ríos, S., Hernández-Montalvo, V., Sánchez-Machado, D. I., & López-Cervantes, J. (2022). Integration of Agave plants into the polyhydroxybutyrate (PHB) production: A gift of the ancient Aztecs to the current bioworld. The Quarterly Journal of Environmental Management, 29(2), 173-182. https://doi.org/10.1002/tqem.22326
3. Efeverde. (2020). El jugo de nopal mexicano, base para crear un plástico biodegradable. Recuperado de https://www.efeverde.com
4. Munguía, S. (2012). Process for obtaining biopolymers from a solid isolated from avocado pits and obtained biopolymers (MX2012008962A). Google Patents. Recuperado de https://patents.google.com
5. European Environment Agency. (2024). Global bio-based plastics production capacity. Recuperado de https://www.eea.europa.eu/en/circularity/sectoral-modules/plastics/global-bio-based-plastics-production-capacity?activeTab=658e2886-cfbf-4c2f-a603-061e1627a515
6. Plastics Europe, Plastics-thefastfacts 2024, https://plasticseurope.org/wp-content/uploads/2024/11/PE_TheFacts_24_digital-1pager.pdf

Fuente: oem.com.mx