La desplastificacion del futuro

*La tarea no es fácil

unam global . | Ciudad de México | 03 Dic 2024

Por Alejandra Manjarrez

¿De qué vas a querer tus tacos? ¿De papa, de nopal, de aguacate, o qué tal de grasita bacteriana? ¿Y de qué vas a querer tus plásticos? Tal vez de lo mismo: muchos científicos e industrias de todo el mundo están explorando (y, en algunos casos, ya usando) estos insumos para crear materiales que reemplacen ese otro grupo de materiales camaleónicos que inundan nuestra existencia: los famosos plásticos.

La tarea no es fácil. Los plásticos son baratos y resistentes, existen en cientos de variedades y pueden usarse para fabricar lo que sea. Se han colado en todos los sectores e industrias: están en las tuberías de riego agrícola, en piezas de automóviles, en equipos médicos, en los guantes estériles que usan los cirujanos y, por supuesto, en el celular que cargas contigo todos los días, en tus calzones y, si lo observas con cuidado, casi en cada gramo y milímetro cuadrado de los objetos que usas continuamente.

También están en cantidades excesivas en mares y océanos, donde amenazan a los seres vivos que los habitan y frecuentan (ver “El futuro de las aves marinas en un mar de plásticos”, de Adriana Vallarino, en ¿Cómo ves?, núm. 305, abril de 2024). Se los ha encontrado, además, en forma de micropartículas, en el agua que bebemos e incluso en el interior de nuestros cuerpos: en la sangre, los pulmones y hasta los testículos.

Su primer problema es una de sus grandes virtudes: la estabilidad. Los mismos atributos que los vuelven útiles para aislar cables o conducir agua durante años los hacen tardar décadas o siglos en descomponerse, algo poco conveniente en un mundo en donde tenemos la costumbre de plastificarlo todo. Encima se calcula que 60 % de la producción mundial de plástico se destina a la fabricación de cosas que usaremos sólo unos minutos: el vasito de espuma de poliuretano en el que venían tus esquites, la bolsa en la que pusiste tus zanahorias, las diez vueltas de película plástica con las que protegieron una papaya en el súper. ¿A dónde imaginas que va todo eso?

Su segundo problema es su fabricación: la mayor parte de los plásticos actuales se producen con sustancias derivadas del petróleo. Así, mientras más plástico consumimos más petróleo debemos extraer, pero el petróleo, como todos sabemos, es un recurso no renovable que también se emplea para producir combustibles. Además, extraerlo, refinarlo y procesarlo para elaborar plásticos genera toneladas de gases de invernadero. Entre 4 y 8 % de lo que se extrae de los yacimientos de petróleo se asigna a la producción de plásticos.

Pero no tienes que ir al Pacífico sur o a un pozo petrolero para entender el tamaño del reto. Mira a tu alrededor. ¿Cuántos plásticos tienes en este instante al alcance de la mano, sin contar los que viven dentro de tu organismo? Ahora piensa que ese plástico no existe e imagina con qué material lo sustituirías. Ya puedes entender la urgencia y relevancia de la pregunta que nos hacemos hoy en este artículo: ¿cómo nos vamos a desplastificar?

Si no puedes con el enemigo, cómetelo

No todo tiene que descomponerse en el medio ambiente exterior. En años recientes los investigadores se han interesado por materiales con una degradación más práctica: la que ocurre en nuestros estómagos.

Uno de los tipos de plástico con más corta vida es el de los empaques de comida, que se usan para transportarlos y almacenarlos antes de que los consumamos, tal vez unos pocos días o hasta unas pocas horas. Ese empaquetado busca prolongar la vida útil de los alimentos, preservar sus cualidades sensoriales (que se vean, huelan y sepan rico) e incluso mantener su contenido nutricional. Pero, una vez que el producto llega a nosotros, los consumidores, desechamos ese plástico. ¿No sería fantástico, en su lugar, poder comérnoslo?

Desarrollar empaques de alimentos es uno de los objetivos del equipo de la investigadora Dora Medina Medina del Tec de Monterrey. Para ello usan principalmente desechos agroindustriales, por ejemplo, el café. En México se consumen en promedio entre 1 y 2 kg de café al año por habitante, y esos granos se tiran. Por esto, en su laboratorio están explorando el potencial de esas moléculas de “café gastado” para la producción de bioplásticos comestibles.

Medina Medina cuenta también que está desarrollando una película comestible para cubrir las fresas y prolongar su vida útil: se prepara una fórmula con desechos de limón, jengibre y otros “productos 100 % naturales” y las fresas se sumergen en el líquido y se dejan secar tres veces. Al terminar, explica, se obtiene una película que cubre la fresa y que la mantiene fresca más tiempo. Cuando llega el momento de comerte la fruta puedes comerte también la película, que es perfectamente segura, dice Medina Medina, quien está tramitando una patente para este producto.

Existe otro tipo de envases comestibles que podrían disminuir, al menos a pequeña escala, por ahora, la cantidad de basura plástica que se genera después de maratones o conciertos: la compañía londinense Notpla ha desarrollado unas cápsulas de algas comestibles que contienen agua potable. Estas cápsulas se han usado, por ejemplo, para hidratar a corredores durante los maratones, y bien podrían servir para distribuir agua en eventos masivos en los que se generan kilos de botellas de plástico.

Así, ya sea de desechos de café, de limón, de algas o hasta de nopal, el desarrollo de plásticos comestibles es otra estrategia para disminuir la cantidad de plástico que lanzamos al planeta.

Lo bio de lo plástico

“Es imposible frenar el uso de plásticos”, dice Dora Medina Medina, ingeniera química y líder de un equipo de investigación en el Tec de Monterrey, región Ciudad de México, que estudia diversos materiales plásticos (tradicionales y alternativos) y sus aplicaciones en la industria. “Lo que sí veo es que podemos hacer estos plásticos más amigables con el medio ambiente”. La apuesta es desarrollar materiales con propiedades equivalentes a las de los plásticos, pero fabricados a partir de fuentes renovables, por ejemplo, derivados de cadenas de azúcares como el almidón, de proteínas o de aceites o grasas vegetales. Estos nuevos materiales, conocidos como plásticos biobasados (es decir, fabricados con materias primas sobre todo de origen vegetal) ofrecen un camino para enfrentar el problema de origen de los plásticos tradicionales porque evitar usar combustibles fósiles. Además, algunos se descomponen más rápidamente (aunque, como vamos a ver, tienen sus propias desventajas).

La fabricación de plásticos biobasados no es nueva, y lleva rato ganando espacio en diversas industrias. Aunque su producción anual es aún diminuta comparada con la de los plásticos convencionales (apenas 1 %) tampoco es despreciable: en los últimos años superó los dos millones de toneladas (incluyendo los plásticos biobasados no biodegradables, que también los hay). Entre los que nos importan —los biodegradables— los más explorados y producidos se fabrican a partir de almidón termoplástico, de ácido poliláctico (mejor conocido como pla) o de polihidroxialcanoato (que llamaremos pha para simplificarnos la vida), así como de mezclas entre ellos y otros componentes. Vamos a ver qué son.

Tú conoces los almidones: están en alimentos ricos en energía como el arroz, las papas o el trigo. Son las moléculas que usa la mayor parte de las plantas para almacenar energía, y curiosamente tienen algo que ver con el plástico: son polímeros (es decir, moléculas grandes formadas por muchas moléculas pequeñas idénticas que forman cadenas). Mientras que el almidón está hecho de azúcares, los plásticos están hechos de compuestos orgánicos que vienen del petróleo, como el etileno, el cloruro de polivinilo y muchos más. Estas cadenas les dan a muchos polímeros flexibilidad y resistencia. Es por ello que el almidón de maíz, trigo, papa o yuca es una alternativa para desarrollar bioplásticos, tras someterlo a diversas reacciones químicas y añadirle plastificantes como el glicerol o el sorbitol. Así se obtiene un material maleable conocido como almidón termoplástico, que puede calentarse, moldearse y enfriarse repetidamente para fabricar productos con los mismos métodos que los plásticos sintéticos. Los plásticos basados en almidón ya se usan en empaques, textiles y la industria farmacéutica. Quizás hayas visto bolsas o platos desechables hechos de fécula de maíz (es decir, almidón de maíz).

El almidón termoplástico es un poco rígido y quebradizo y tiene poca resistencia al agua, así que suele mezclarse con otros polímeros, según lo que se busque. Por ejemplo, para mejorar sus propiedades mecánicas se lo combina con alcohol polivinílico, un plástico sintético pero biodegradable que se disuelve en agua (es lo que recubre las cápsulas de detergente para lavadoras o lavaplatos). Otra mezcla muy famosa es la del almidón con el pla, otro de los bioplásticos más comunes.

Las principales compañías productoras de almidón termoplástico son europeas (la italiana Novamont, la alemana Biotec y la holandesa Rodenburg). En México no hay empresas que lo produzcan a nivel industrial, pero algunas de las compañías que antiguamente se enfocaban sólo en plásticos convencionales ahora importan almidón termoplástico para crear productos como platos y cubiertos desechables.

¿Bioplásticos hechos en casa?

Es casi imposible hacer en casa un plástico tradicional derivado del petróleo. ¡Pero sí hay manera de hacer bioplásticos caseros!

Hay muchas recetas disponibles en internet.

Aquí te dejamos una: https://www.youtube.com/watch?v=3H-iaPB24b4

Microbios flexibles

En la búsqueda de nuevos materiales los investigadores han encontrado aliados entre los microorganismos. Un grupo de bacterias buenazas para transformar azúcares en ácido láctico (también usadas en la producción de quesos o yogurt) participan en la elaboración de otro plástico biobasado usado a nivel industrial: el pla que mencioné antes. El pla se obtiene mediante varios pasos que incluyen la fermentación microbiana de azúcares —de caña o los que componen el almidón— en condiciones controladas de temperatura, presión y pH.

El pla es versátil y resistente. Una de sus ventajas es su biocompatibilidad, es decir, es seguro para aplicaciones médicas en las que hay contacto directo con tejidos o fluidos corporales. Además, los productos que resultan de la descomposición del pla pueden ser metabolizados por el cuerpo sin riesgos, algo particularmente útil para desarrollar implantes médicos que evitan cirugías posteriores para retirarlos.

Algunas de sus desventajas es que no es muy maleable y que no resiste altas temperaturas, por lo que también suele mezclarse con otros materiales. Por ejemplo, se refuerza con fibras naturales o sintéticas para usarse en la elaboración de textiles y en la industria automotriz y aeronáutica. El pla es también uno de los materiales más usados para la impresión 3d, lo cual ofrece montones de posibilidades: se pueden imprimir brazos prostéticos, piezas artísticas, juguetes o hasta modelos anatómicos para estudiantes de medicina o para facilitar explicaciones médicas a pacientes.

Entre los fabricantes de pla con mayor producción está NatureWorks (con una planta en Nebraska, Estados Unidos, y una próxima a abrir en Tailandia, probablemente). NatureWorks vende pla en gránulos a otras compañías, que lo usan como materia prima.

El pha es otro bioplástico popular que se obtiene con la colaboración de microorganismos. Es miembro de la familia de los poliésteres, entre los que se encuentra el famoso pet, presente en nuestra ropa, recipientes y botellas. Ciertas bacterias producen pha en forma de gránulos para almacenar carbono y energía cuando están en situaciones de estrés. Para obtenerlo se hacen cultivos de algún microorganismo (la bacteria del suelo Cupriavidus necator es una de las más usadas) y se los alimenta con materia orgánica, usando desde azúcares o aceites vegetales hasta ¡aguas residuales! Dependiendo de la bacteria que se use, con qué se la alimente, las condiciones de crecimiento y el método de extracción, las propiedades físicas de los pha pueden variar. Esto les da más versatilidad que a otros bioplásticos como el almidón, y además se caracterizan por tener propiedades mecánicas similares a las de los plásticos: son elásticos y flexibles.

Al igual que el pla, el pha tiene buena biocompatibilidad y se usa en aplicaciones biomédicas —para encapsular medicinas o fabricar material quirúrgico y adhesivo como las curitas—. Mezclado con componentes nanoscópicos, como los nanocristales de celulosa, se usa en la industria alimentaria y de envasado. En combinación con el pla se fabrican fundas y textiles. Es también un material común en la impresión 3d.

¿Tons?

Entonces, si ya existen diversos materiales verdes para reemplazar a los plásticos, ¿qué nos detiene? ¿Por qué no los usamos a partir de mañana? La primera razón son los costos. En general es más caro producir bioplásticos que plásticos tradicionales, como sabes si alguna vez compraste tenedores hechos a base de almidón.

Otro problema, específicamente de los materiales hechos a base de pla o de almidón, es que su uso a gran escala resulta controversial: para obtener la materia prima hay que usar las mismas tierras en las que cultivamos nuestros alimentos, lo que compite directamente con la producción alimentaria. Sin embargo, hay esfuerzos para evitar ese conflicto. Como ya vimos, es posible obtener pha de bacterias que se alimentan de fuentes de carbono variadas, y se han desarrollado protocolos para cultivarlas con aguas residuales o aceites que se desechan en industrias como la pesquera. También hay quienes apuestan por los desechos agroindustriales: Medina Medina usa desechos de limón o café para desarrollar nuevos materiales, y la empresa mexicana Biofase usa semillas de aguacate para elaborar una resina con la que se fabrican cubiertos, platos y contenedores de comida, entre otras cosas.

Y la pregunta, finalmente, es qué pasa al final de la vida de estos plásticos alternativos. ¿Realmente no terminan sueltos por ahí en los mares o los testículos humanos? La respuesta no es sencilla ni universal.

Esto es porque rara vez un producto bioplástico final está compuesto de un solo material (por ejemplo, como vimos, el almidón termoplástico se mezcla casi siempre con otros materiales para mejorar sus atributos). Los componentes de esas mezclas determinarán en parte el futuro del material. El asunto se vuelve especialmente complejo con la presencia de aditivos. Al igual que los plásticos regulares, a los bioplásticos se les añaden con frecuencia plastificadores, colorantes y otros polímeros. Muchas veces las compañías no son transparentes (habrás visto, quizás, charolas o cubiertos que dicen estar hechos de “fécula de maíz y aditivos” sin revelar más), e ignoramos si estos aditivos complican la degradación del material o incluso si son tóxicos. Habría que exigir que se revele la composición química de lo que nos venden como bioplásticos o usando términos que muchas veces más bien son propaganda engañosa conocida como greenwashing o ecopostureo. Esta laguna impide saber con certeza qué pasa con estos materiales después de que los usamos. Algunos experimentos de laboratorio sugieren la presencia de moléculas posiblemente tóxicas en algunos productos biobasados o biodegradables.

Además, algunos de los plásticos biobasados deben procesarse de un modo particular. El pla, por ejemplo, requiere un tratamiento industrial específico para degradarlo por completo y evitar que se formen microplásticos. Esto significa que no puede desecharse en cualquier lado, sino que tiene que separarse y llevarse a lugares indicados para su procesamiento.

Así, el uso de plásticos alternativos no va a solucionar el problema de la acumulación de desechos si no se mejora, a la par, la infraestructura para etiquetarlos, recolectarlos y tratarlos a gran escala. Los productores tienen que participar activamente en esta tarea siendo transparentes y claros en los componentes de los materiales y facilitando su separación, recolección y tratamiento. Y también tiene que haber una regulación gubernamental muy rigurosa y formas de asegurar su implementación.

¿Y si empacamos a la antigüita?

Muchos de los plásticos de un solo uso se desarrollaron para la industria del empaquetado y envasado. Sustituyen el vidrio, el cartón o el papel encerado que contenían y protegían la comida hace apenas unas décadas. ¿Regresar a estos materiales podría ser también una solución?

La respuesta, una vez más, no es sencilla, pero oscila entre algunos, a veces y no. El problema, como vimos, no es únicamente la descomposición de los materiales y la contaminación que generan. Hay otras variables que impactan el medio ambiente, como la producción de gases de efecto invernadero en la producción, transporte y tratamiento para degradar o reciclar los materiales. Una forma de cuantificarlas es el análisis de ciclo de vida, una técnica que calcula estos impactos (cuánta energía consume, cuántos contaminantes emite, cuánto desecho produce) durante las diferentes etapas del ciclo de vida del producto, desde la extracción de las materias primas hasta su eliminación final, pasando por su fabricación, distribución y uso.

Cuando se ponen al tú por tú, materiales como el vidrio, el papel o el metal no parecen ser mejores que el plástico. Es más, a veces el plástico es uno de los mejores contendientes.

El vidrio sale mal parado en varios de estos análisis. Una de sus desventajas es su peso: se necesitan más camiones (¡más gasolina!) para transportar la misma cantidad de líquidos en envases de vidrio que en otros de plástico. Pero hay mejores alternativas: latas de aluminio (si es reciclado, mejor) para bebidas con gas, envases Tetra Pak para jugos de frutas y cartones para la leche. En todos los casos existe un notable daño ambiental que podría reducirse si dejáramos de usar las cosas una sola vez y encontráramos formas de reutilizar todos los envases, sin importar el material.

Otro estudio reciente cuantifica la emisión de gases de efecto invernadero al usar distintos materiales en sectores como el del empaquetado, la construcción, la fabricación de muebles, la industria automotriz y el textil. Entre los materiales alternativos que analizaron los investigadores estaban el papel, el aluminio, el acero, el vidrio, la madera, la lana y el algodón. Los resultados arrojan que el plástico es la mejor opción para la mayoría de las aplicaciones evaluadas (por ejemplo, la fabricación de bolsas de mandado, envases de refresco y playeras), pues genera menos emisiones que otros materiales durante su producción y transporte. Los tambores de uso industrial (usados en el transporte de sustancias químicas, fertilizantes o aceites) fueron la única de 16 categorías en las que otro material, el acero, resultó mejor opción ambiental que el plástico. Pero aunque el plástico fuera insuperable para todo, la cosa no puede seguir como hasta hoy. Tenemos que optimizar el uso del plástico, extender su tiempo de vida, promover su reciclaje y mejorar los sistemas de recolección.

Quien reduzca, además de reemplazar, buen desplastificador será

Como ves, ni es tan fácil evaluar el impacto ambiental de los materiales ni el plástico es necesariamente el enemigo. Lo que sabemos gracias a los estudios que se han hecho hasta ahora es que no hay —y posiblemente no habrá pronto— una sola solución al uso de plásticos. Todas las alternativas tienen limitaciones y habrá que seguir evaluando las mejores para cada caso, sean viejas o nuevas. Reemplazar no será suficiente: los plásticos son tan ubicuos que cualquier material que quiera usarse a esa escala acarreará sus propios problemas de demanda de energía, materia prima y desecho. Es en esencia un problema de escala.

Así que por un lado habrá que optimizar el uso de todos los materiales, primero cuestionando cuándo realmente necesitamos plastificar cosas (o comprarlas plastificadas). Ese análisis probablemente conllevará una reducción en el uso tanto de plásticos como de materiales alternativos. Luego, cuando no pueda evitarse su uso lo ideal sería priorizar su reuso, luego su reparación para prolongar su vida y en última instancia el reciclaje antes de su desecho. Y claro que tiene que haber estrategias gubernamentales, pero los consumidores podemos hacer mucho. ¿Has oído la expresión “opinar con la cartera”? Si hay una cultura de rechazo al uso excesivo de plásticos en todos los ámbitos de la industria las cosas tendrán que cambiar. Mientras todo eso pasa, sigue la búsqueda de materiales y métodos alternativos para mover a las industrias hacia una economía circular, pero no hay que confiarse: necesitamos una relación más sana con los materiales que rodean nuestras vidas. La creatividad y los esfuerzos colectivos serán clave en esta lucha para desplastificar el planeta.

El plástico, el desperdicio y yo. ¡Desempacando!, Fundación Heinrich Böll, en https://sv.boell.org/sites/default/files/2023-06/libro-del-plastico_digital-interactive.pdf.

La historia de la bolsa de plástico, desde su nacimiento hasta su prohibición, onu Medio ambiente. https://www.unep.org/es/noticias-y-reportajes/reportajes/la-historia-de-la-bolsa-de-plastico-desde-su-nacimiento-hasta-su.

Alejandra Manjarrez estudió biología en la unam y es doctora en ciencias por la Escuela Politécnica Federal de Zúrich. Es escritora de ciencia; su trabajo ha sido publicado en The Scientist, The Atlantic, Muy Interesante y Revista de la Universidad de México, entre otros medios.