LAS BOLSAS BIODEGRADABLES. ¿Solución al problema ecológico?

El uso desmedido del empaque y la falta de supervisión para su reproceso han llevado a las bolsas de plástico a ser un peligro latente. ¿Qué se puede hacer?, ¿qué están haciendo las  instituciones como la UNAM, IPN, CIQA, CIATEC, etc para obtener metodologías de reciclado?, ¿cómo trabajan las empresas privadas que reprocesan plásticos?, ¿reprocesan sólo desechos industriales ó basura plástica?, ¿qué están haciendo los legisladores para promover el uso de materiales biodegradables?, ¿qué se está haciendo a nivel mundial?, ¿qué hay de las definiciones de bio y oxo degradable?

Antecedentes

Primeramente hay que saber que un producto biodegradable es un producto el cual de una manera natural es consumido por microorganismos, bacterias, y hongos para producir CO2, biomasa y agua. Los microorganismos ó microbios son formas de vida muy pequeñas que sólo pueden ser observados a través del microscopio. En este grupo están incluidas las bacterias, los virus, los mohos y las levaduras que ayudan a la bio-degradación de materiales.

Generalmente las bolsas de empaque, las que se obsequian en los “supermercados”, blancas, grises, cafés, tipo camiseta, están hechas a base de polietileno de alta densidad alto peso molecular (HDPE-HMW) con un muy bajo índice de fluidez, alrededor de los 0.05 g/10 min, lo que le da alta resistencia aun en espesores tan pequeños. Normalmente este material no se produce en México, es de importación. Este material tiene alta resistencia a la tensión.

Hace tiempo se intentó prohibir el uso de este tipo de empaque ó al menos otorgarle un valor al público con el fin de disminuir su uso por el problema ecológico que se está teniendo y por su alto tiempo de vida. Por esta razón, y para hacerlo bio-degradable, se desarrollaron una serie de aditivos oxo-degradantes que, antes de fabricar la bolsa, se agregan a la formulación y ayudan a que ésta pueda integrarse al ciclo de la vida en poco tiempo. De alguna manera se intentó que todos los fabricantes de bolsa utilizaran estos aditivos degradantes.

También hace algún tiempo se intentaron agregar cargas a la bolsa durante su fabricación como el almidón. Afortunadamente se comprobó que el almidón obviamente se degrada y produce CO2, además ayuda a la desintegración de la bolsa, pero no ayuda nada a que el polietileno se bio-degrade.

Los aditivos

Los oxo-bio-degradantes (OBD) son aditivos en pellet que se utilizan en proporciones del 1% al 2% y sirven para oxidar al polietileno y disminuir su peso molecular. Una vez que éste ha disminuido y ya en su forma oxidada, el polietileno se vuelve hidrofílico lo que ayuda a que los microorganismos puedan consumir las moléculas oxidadas, desintegrándolo y biodegradándolo, hasta volverlo parte del ciclo. Además los oxo-bio-degradantes no son dañinos para el suelo ni para la gente, en caso de que algún animal se coma parte de la bolsa. Estos aditivos son promotores de la oxidación como los estearatos de fierro, manganeso y cobalto, aunque este último presenta ciertos riesgos por ser clasificado por la Organización Mundial de la Salud como “posiblemente cancerígeno”.

La reacción.

La oxo degradación es una degradación de la bolsa que se lleva a cabo en dos etapas. En la primera, el material se degrada, bajando su peso molecular y por lo tanto sus propiedades (se empieza a desintegrar), luego, bajo el efecto de la oxidación se van produciendo ácidos carboxílicos, alcoholes, ácidos hidro-carboxílicos. En la etapa 2, éstos materiales son consumidos por los microorganismos produciendo biomasa, CO2 y humus. La biomasa es la materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía. El CO2 ó bióxido de carbono generado durante la biodegradación es absorbido con facilidad por el agua convirtiéndose en ácido carbónico. Los iones bicarbonato son asimilados por los animales acuáticos en la formación de sus tejidos. El humus es una sustancia compuesta por productos que provienen de la descomposición de los restos orgánicos y que suele encontrarse en las partes altas de los suelos con actividad orgánica. Es el  “grado superior” de descomposición de la materia orgánica.

Los materiales.

Las bolsas, como ya se ha mencionado anteriormente, están fabricadas a base de polietileno. Los polietilenos son hidrofóbicos, por lo que no se mojan con el agua, por eso no pueden ser hidro-solubles (hidrolizables) como otros plásticos como el Polietilén Tereftaláto (PET), el Policarbonato (PC), la Poliamida (PA), etc.

Cuando un plástico es producido ó polimerizado mediante el proceso de poli-condensación (dos substancias activas pero diferentes que reaccionan para dar un polímero y un sub-producto, generalmente agua) puede sufrir de hidrólisis, es decir, la reacción se puede volver reversible cuando el polímero se encuentra en medio ácido H+, humedad y alta temperatura. La hidrólisis será la reacción por medio de la cual el polímero disminuye su peso molecular y se degrada hasta perder sus propiedades. Los polímeros que les sucede esto es porque tienen en sus moléculas oxígeno, el cual forma puentes de hidrógeno por donde la humedad penetra. Los plásticos con oxígeno en sus moléculas se deben presecar antes de procesarlos, de lo contrario pueden tener problemas. Nota. No todos los polímeros que tienen oxigeno en sus moléculas vienen de la poli-condensación. Por ejemplo: El ABS se tiene que pre-secar, pero si no se pre-seca no pierde propiedades (no se hidroliza), simplemente las piezas salen con ráfagas, huecos y mal formadas por el vapor de agua formado durante su procesamiento. Por su parte el PET, el PC y la PA  deben pre-secarse ó definitivamente la humedad, la temperatura y el proceso de inyección ó extrusión los degradará.  Estos plásticos entran en la clasificación de hidro-solubles, por lo que en la etapa 1 tendrán hidrólisis y en la 2 tendrán biodegradación, sin agregar ningún aditivo.

Si el polietileno fuera hidrofílico sería más fácil su  biodegradación, de hecho, algunos aditivos se le pueden agregar al polietileno para aumentar su poder hidrofílico, aunque durante la oxo degradación esto sucede por lo que la etapa 2 será la biodegradación.

Las Normas.

Para coordinar y controlar este proceso de la biodegradación de las bolsas existen ciertas normas. Internacionalmente existe la Norma ASTM D-6400 ó la Norma DIN EN 13432 que consta de 3 pasos:

• Paso 1, las bolsas se colocan en una composta en la cual producirán CO2 lo que mostrará la biodegradación (aunque ya mencionamos que no es totalmente cierto).
• Paso 2, la composta se pasa por una malla de 2mm, lo que demostrará que la bolsa se ha desintegrado.
• Paso 3,comprobar la no eco-toxicidad, que se demostrará con una planta que pueda crecer sin problemas (generalmente berros). Nota: se ha demostrado que aun pasando esta norma, el polietileno que no es oxo-bio-degradado no se desintegra totalmente y luego los animales pueden morir al ingerir los pedazos de bolsa y obstruir sus vías (aves, ganado vacuno, etc). La norma internacional de los oxo-bio- degradables es diferente y es la norma ASTM D-6954, pero en México deberá cubrirse la norma mexicana NOM en elaboración.

La composta mencionada en el paso 1 es el producto obtenido de manera natural por la descomposición aeróbica (con oxígeno) de residuos orgánicos como restos vegetales, animales y se utiliza para la prueba de biodegradabilidad.

La Norma ASTM D-6954  está basada en 3 puntos.

• Punto 1, trata de ver la oxo-degradación a partir de la medición de la disminución en el peso molecular, cuando el polímero es sometido a diversas temperaturas (50°C, 60°C, 70°C, por ejemplo).
• Punto 2, y habiendo provocado la formación de ácidos hidro-carboxílicos, alcoholes, ácidos carboxílicos, se mide la producción de CO2.
• Punto 3, finalmente, se mide la eco-toxicidad con el crecimiento de la plantita.

La Norma NOM mexicana pretende, básicamente (1) prohibir el uso de almidón, fécula de maíz, fécula de papa, fécula de trigo, es decir cualquier sustancia que entre en competencia con los alimentos. (2) Pueden ser bienvenidos los oxo-bio-degradantes pero NO las sales con Cobalto ya que son dañinas, de acuerdo a un reporte de la Organización Mundial de la Salud que tiene clasificado a las sales de cobalto como “posiblemente cancerígenas”, con la clasificación “B2”. Sobre estos dos puntos existen diferencias entre los expertos que se reúnen a compilar información y emitir dicha Norma.

Se supone que debe existir un organismo certificador que permita saber si realmente las bolsas que dicen Oxo-Biodegradables son verdaderas y tienen el aditivo en su interior, ya que se han encontrado bolsas que dicen “oxo-biodegradables” y no cuentan con el aditivo al ser analizadas.

La realidad.

Existen verdaderos estudios científicos donde se demuestra que las bolsas oxo-degradables no son verdaderamente biodegradables, ya que la reacción requiere de luz solar también para acelerar la degradación. De hecho, las bolsas se desintegran pero muchas veces no llegan al peso molecular crítico requerido para ser alimento de los microorganismos y no contienen grupos de oxidación como ácidos carboxílicos, alcoholes, ácidos hidro-carboxílicos, necesarios para la biodegradación. De hecho, la reacción de oxo-degradación es incontrolable ya que depende mucho de la geografía del lugar, las condiciones ambientales como temperatura, horas de sol, etc. Se han encontrado bolsas que a los 6 meses de almacén ya no sirven como empaque y se deben desechar. La gráfica de la derecha muestra el poco ó casi nulo % de biodegradación (2%) de las bolsas oxo-degradables de polietileno (documento oficial disponible). De hecho, el incluir el aditivo oxo-degradante a los polietilenos para bolsa ha afectado el mercado de los reprocesadores de película.

El reprocesado.

Desde hace muchos años, las bolsas se recuperan mediante un proceso de triturado y recuperado mediante verdaderas licuadoras que cortan la película y al final con un poco de agua que se agregue dentro del equipo, el material cortado y caliente, al recibir el agua se encoge y forma pequeñas “bolitas” de polietileno que ya pueden agregarse a un extrusor para volver a utilizarlo ó para peletizarlo. De esta manera el ciclo de recuperación no se “rompe”. Las bolsas aditivadas (oxo-degradables) no se pueden utilizar para este propósito, por lo menos “no” al 100%. Existen muchas dudas sobre la aceleración de la reacción de oxo-degradación al subir la temperatura por frotamiento dentro del equipo triturador, con base en que cada 10°C se duplica la constante de la velocidad de reacción. Hay antioxidantes que pueden detener la reacción de oxo-degradación, pero debe de ser muy al principio, de lo contrario no se recuperan las propiedades perdidas. Además la reacción de oxo-degradación produce moléculas reticuladas de polietileno por la formación de radicales libres. Estas cadenas reticuladas afectan propiedades como superficie al producto elaborado.

Las Instituciones.

En general todas las Instituciones del país han desarrollado proyectos y han apoyado con análisis a todo lo relacionado con las bolsas de empaques, desde las pruebas de propiedades mecánicas, las pruebas de OIT (tiempo de inducción a la oxidación) hasta pruebas reológicas para conocer el cambio en peso molecular.

Conclusión:

De las bolsas oxo-biodegradables podemos concluir que el  haber agregado el aditivo oxidante durante su manufactura no asegura su biodegradación solo su desintegración, ya que la bolsa necesita de otros factores como el “sol”, el “oxígeno” y que la reacción química interna no haga un desorden y las cadenas se reticulen y formen geles imposibles de oxidar. Estudios científicos hablan de un 2% de conversión biodegradable en bolsas oxo-degradables cuando se necesita un 60% de conversión. Estos datos constan en el proyecto de Norma “PROY-NADF-014-AMBT-2009” que desarrollamos en conjunto con el Instituto de Investigaciones en Materiales de la Universidad Nacional Autónoma de México y se concluyo con el oficio “ICyTDF/DG/DITUS/347/2009”

Acerca del Autor

Miguel Sánchez Urrutia, Ing. Químico UNAM, con maestría en Ciencias de Polímeros de la Universidad de Montreal, Consultor de Conacyt (registro RCCT-0272). Miembro del Roster  (listado) de la ONUDI como experto mundial en plásticos desde Viena, Austria.  Profesor de la materia de procesamiento de plásticos en la UNAM y en la IBERO. Consultor de Service Wire USA. Consultor, asesor Industrial y Director Comercial y socio fundador de WTAP

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