En los últimos años, el interés por el cuidado del medio ambiente ha propiciado la búsqueda de materiales y procesos más sustentables para la fabricación de productos plásticos. Sobre todo, los que se conocen como Desechables, para cuya fabricación actualmente existen políticas de restricción. Los Biocompuestos y Biopolímeros han sido una respuesta a esta necesidad.
Este tipo de materiales plásticos que presentan un menor impacto ambiental y que pueden sustituir a las resinas que actualmente se usan para la fabricación de productos plásticos.
Los Biocompuestos (materiales parcialmente biodegradables) y Biopolímeros (materiales 100% biodegradables), tienen como característica principal en ambos casos la propiedad de biodegradación; por supuesto que impartirle esta cualidad tiene un efecto en otras propiedades que van a impactar en su procesabilidad, de modo que, debemos de ser capaces de identificar y adecuar nuestros procesos para este tipo de materiales.
Materiales de menor impacto ambiental
Los Biocompuestos se pueden fabricar a partir de una resina sintética que puede ser termoplástica (Polietileno (PE), Polipropileno (PP), Poliestireno (PS), entre otros) virgen o reciclada, termofija (resina fenólica, epóxica y más) o incluso pueden utilizarse resinas naturales (hule natural, guayule, etcétera).
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La otra parte del Biocompuesto será a base de residuos orgánicos como los de agave, cebada, aserrín, café, maíz, entre otros.
Los Biopolímeros son plásticos que se obtienen de fuentes biológicas renovables; son biodegradables y provienen de residuos agrícolas, celulosa o almidón de papa o maíz. Son 100% biodegradables compostables, son versátiles, resistentes y pueden reciclarse. A este tipo de materiales también se les puede adicionar residuos orgánicos como los de fibra de agave, cebada, café… Algunos ejemplos son el Ácido Poliláctico (PLA), Polihidroxialcanoatos (PHA) y Almidón Termoplástico (ATP).
El buen desempeño
Los plásticos biodegradables se descomponen en moléculas de agua y dióxido de carbono en un período de tiempo definido. Este lapso es mucho más corto que en los plásticos sintéticos, pero no hay que olvidar que la geometría y el espesor del producto también van a afectar a su tiempo de degradación.
Para determinar esta propiedad, podemos hacer uso de normativas internacionales como por ejemplo el ASTM D5338 (Test Method for Determining Aerobic Biodegradation of Plastic Materials Under Controlled Composting Conditions), ISO 16929 (Plastics—Determination of the Degree of Disintegration of Plastic Materials under Defined Composting Conditions in a Pilot-Scale Test), entre otras.
Un tema a considerar, es la procesabilidad de este tipo de materiales y que al día de hoy se tienen algunas dificultades debido a una idea errónea sobre el comportamiento de los Biocompuestos y Biopolímeros en los procesos de transformación.
Se tratan de comparar con resinas como el Polietileno o Polipropileno, esto no es posible debido a que estos materiales fueron diseñados para cumplir con una propiedad de Degradación que no fue considerada para los materiales sintéticos.
Si deseamos sustituir los materiales convencionales por Biopolímeros o Biocompuestos primero debemos analizar sus propiedades físicas, térmicas, mecánicas y de flujo. Es de suma importancia conocer las características que debe de cumplir el producto, el diseño del molde o dados de extrusión, el tipo de proceso de transformación (moldeo por inyección, extrusión, moldeo por compresión…) y el conocimiento del recurso humano para realizar ajustes de proceso necesarios.
Por otro lado, si se va a adicionar algún residuo orgánico debemos considerar aspectos como su tipo y morfología (geometría, tamaño de partícula), contenido de humedad, compatibilidad con la resina, entre otros.
El moldeo por inyección es uno de los procesos más relevantes para la manufactura de productos plásticos, en donde un tema destacado es el diseño de la pieza y molde. Hay que tomar en cuenta las propiedades de la resina y otras características de funcionalidad dentro del molde, como la contracción, deformación de la pieza, velocidades y esfuerzo de corte, y más.
Hoy por hoy se cuenta con herramientas de simulación que nos permiten conocer el comportamiento de la pieza y el proceso; con esto se logra optimizar las características de calidad deseadas en un producto plástico.
Autores: I.Q Adán Herrera Guerrero, Procesos de Transformación de Plásticos en CIQA | adan.herrera@ciqa.edu.mx
