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Biodegradación
P l á s t i c o sMitos y Soluciones
Ing. Germán L. Suárez VillamilSeptiembre 2017
Introducción al Plástico, Reciclabilidad y Biodegradabilidad
Ing. Germán L. Suarez Villamilwww.alternativasbioplasticas.mx
PLÁSTICOS un gran invento de la humanidad
Sustancias orgánicas constituidas por moléculas; con enlaces entre átomos de
Carbono e Hidrogeno principalmente, pero también otros elementos tales como:
Cl, S, N, O y otros RADICALESFormando MACROMOLÉCULAS.
P L Á S T I C O S ¿Qué son?
12/09/2017 Ing. German Suarez V.
Polímeros Plásticos
En TODOS los CASOSmoléculas poliméricas UNIÓNde ÁTOMOS de CARBÓN conenlaces a otros radicales:
H-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-RR = Cl, S, -NH3, -OH, Benceno, etc.
Imágenes Moléculas de Plástico
PVC
PET
Poliestireno
12/09/2017 Ing. German Suarez
Termoplásticos: son polímeros de alto pesomolecular, que reemblandecen y funden con calor paraser moldeados
Termofijos: son materiales no reciclables que una vezmoldeados, entrelazan sus cadenas impidiendo poder fundirlosnuevamente para moldearlos..Melamina.
Plásticos Convencionales
12/09/2017 Ing. German Suarez
Bio-PlásticosPlásticos de Ingeniería
Plásticos de Ingeniería: presentan sofisticadafabricación, disponibilidad, y demanda mundial; preciosmas altos y aplicaciones buscando propiedades superiores
También basados en unión C-C con ligaduras aradicales con elementos como N, O, Cl, S, asícomo otros con iones de Na, Zn, Mg,denominados Ionómeros.
PCPolicarbonato
NYNylon /
Poliamidas
ABSAcrilonitriloButadienoEstireno
SANAcrilonitrilo
Estireno
Acetales
12/09/2017 Ing. German Suarez
Llamados también BIOBASADOS son producidos através de materias primas renovables, vegetales yanimales. Los hay:
Compostables (biodegradables aeróbicamente)Sustentables (Plásticos verdes origenrenovable)Híbridos (mezcla con petroquímicos)
Ofrecen hasta hoy inferiores propiedades físicas ymecánicas, con mayores precios, evolucionan día adía, son una excelente alternativa para el futuroinmediato
Bio-PlásticosBio-Plásticos
12/09/2017 Ing. German Suarez
POLÍMEROS PLÁSTICOS
Plásticos son producidos con hidrocarburos de origen petroquímico
PETROLEO y GAS
significan 98% del total de plásticos usados, mas de
320 millones de tons. al año.
H I D R O C A R B U R O S
Análisis de la Industria Petroquímica
4 %
El próximo boom de plásticos podría estar a la vuelta de la esquina….Por: Bill WoodJulio 2017
La historia de la industria de los PLÁSTICOS es NUEVAMENTE RELEVANTE, pública
“The Wall Street Journal” sobre los PLÁSTICOS
La REVOLUCIÓN en una palabra; PLÁSTICOS
Los PETROQUÍMICOS una vez más son PRODUCTO de BAJO COSTO y están impulsando un BOOM en PLÁSTICOS
Principales indicadores Industria del plástico 2016 en México (ANIPAC)
Participación en el PIB
• Nacional: 0.43 %
• Manufacturero: 2.47 %
• Industria Química: 20.9%
Valor Total de la Industria del plástico: $36,000 MMUSD
Mercado de plásticos: $27,500 MMUSD
Crecimiento anual 2009-2016: 4.8%
Inversión estimada en la industria : $1,900 MMUSDReference ANIPAC 13
Principales indicadores Industria del plástico 2016 en México
Empleos directos: 220,000
No. de Empresas: 4,050
• MYPYMES: 96%
– Micro: 60%
– Pequeñas: 24%
– Medianas: 12%
• Grandes: 4%
ANIPAC
PROCESAMIENTO de PLÁSTICOS MÉXICOPlástico Proceso Aparente 2016
Ton/añoPP 1‘550,000 PEAD 1,000,000PEBD 670,000PEBDL 630,000PET 565,000PVC 545,000 PS 350,000Cop de PS 218,000OTROS 118,000PUR 107,000TÉCNICOS 336,000
TOTALES 6‘089,000
2,300
Principales indicadores Industria del plástico 2016 en México
Segmentos de consumo %• Envase y Embalaje: 48
• Consumo General: 16
• Construcción: 15
• Electrónico: 8
• Automotriz: 7
• Agrícola: 4
• Médico: 1
• Otros: 1
AP Refernce
Consumo Nacional
M TONS• Producción: 6,089
• Importaciones: 5,100
• Exportaciones: 2,000
• CNA: 9,189
Consumo per Cápita: 80 Kg115MM Población
Propiedades Preponderantes EXTRAORDINARIAMENTE LIGEROS
•Resistencia a la Tensión•Resistencia al impacto
•Resistencia a la tracción•Amplio Modulo de Flexibilidad•Extensa Temperatura de uso
•Alta Resistencia Química•Superior Barrera a gases
•Excelentes propiedades Ópticas y Organolépticas•Perfectamente compatibles con Vidrio, cartón,
papel, metal y otros materiales
HUELLA ECOLÓGICA (HE)
Es el IMPACTO de una PERSONA, INDUSTRIA, CIUDAD, o PAÍS sobre la
tierra para satisfacer lo que CONSUME y para absorber sus
RESIDUOS
Ciclo de Vida como ampliarlo
REDUCE: CONSUMO DE ENERGÍA, materiales e impactos socioeconómicos
RECICLA: Selecciona materiales reciclables REUTILIZA; Diseñando para uso variado REEMPLAZA: Substancias Nocivas por
alternativas no dañinas REINTEGRA: A la NATURALEZA
BIODEGRADANDO lo que ella te entrega
PROCURAR ECOLOGÍABUSCANDO ECONÓMÍA CIRCULAR
Ciclo de VidaLos plásticos tienen un inicio y un fin.
Busquemos entonces INCREMENTAR su CICLO de VIDA,como?
R E C I C L A N D O Hoy en el mundo es muy pobre el volumen de reciclado de plásticos, pero crece CONSIDERABLEMENTE. Al final
todo articulo se DESECHA, ergo, una opción NATURAL es:a
BIODEGRADAR en forma acelerada a los PLÁSTICOS;
TODOS son BIODEGRADABLES, los de origen petroquímico y los Biobasados, TODOS tienen una estructura química
orgánica C -- C
México en la actualidadEl problema es que de las 12 mil 500 toneladas de
basura al día que se generan en el D.F., solo el 11 % se recicla…
En contraste con valores mayores que se alcanzan en otras ciudades desarrolladas
Composición de los residuos
Disposición final en rellenos sanitarios o tiraderos
(Orta, Saucedo y Tovar, 2015)
12/09/2017 Ing. German Suarez
Algunos datos
El PLÁSTICO es la mejor opción para muchasaplicaciones.En el mundo se RECICLA poco aumentemos tasa.
El plástico es RECICLABLE pero suciclo es FINITO, se desecha y llega albasurero.ALÁRGA ciclo de VIDA con reciclaje de todoproducto plástico, al FINAL en basura,conviértelo en BIODEGRADABLE yreintégralo a NATURALEZA
SABÍAS QUE;
♦ El plástico representa mas de 13% del total de la basura; con menor tasa de Reciclabilidad que vidrio, cartón, papel y
metales ♦ El consumo de plástico en México es de 80 kg percapita / año.
♦ El destino principal de los envases y embalajes de plástico suele ser el vertedero 88%.
♦ La Biodegradación acelerada es hoy una alternativa para todo plástico y bioplástico cuando llega a BASURA
12/09/2017 Ing. German Suárez
Todos los termoplásticos son RECICLABLES, algunos como el PET de
cuna a cuna. Tienen historia termica que afecta sus propiedades, ERGO su
vida ú t i l es FINITA.
Es de FACTO que hay TECNOLOGÍA para resolver los retos, la INNOVACIÓN es exponencial, aumentaemos su
CICLO de VIDA RECICLANDO
R E C I C L A J E
Obstáculos para reciclado del plásticoRECICLADO de plásticos en México prácticamente es
POBRE, ya que implica:• Acopio y selección precaria
•Infraestructura municipal en anarquía• Separación costosa (por la gran variedad de plásticos
mezclados)• Empaques compuestos; laminados o coextruidos
• Elevados costos en logística• Pobre calidad de materias primas provenientes de
productos POSTCONSUMO• Alto grado de contaminación por suciedad y mezcla
con otras resinas plásticas • Pobre mercado para los plásticos reciclados
Nota; RECICLAJE - grave afectación en camino
https://resource-recycling.com/plastics/2017/08/23/china-offers-clues-will-wont-allowed/Plastics Recycling Up Date By Colin Staub - Agosto 2017Chinese authorities have released more specifics about whichmaterials are likely to be affected by a proposed IMPORT BAN onrecovered materials. The action is expected to be implemented at the end of this year.China elaborated on its previous statements that PE, PET, PS, PVC, PP and “other” recovered plastics will be prohibited from import intothe country, according to Steve Wong of the China Scrap PlasticsAssociation.The recent Chinese information appears to indicate the resins notedabove will only banned outright if they come from post-consumersources. Post-industrial recycled plastics, on the other hand, are ona list of “restricted” imports, meaning they can still head into thecountry.
12/09/2017 Ing. German Suárez
Ley CONSERVACIÓN Materia y Energía,
Lavoisier: “Nada se crea ni se destruye, solo se
transforma”
Ergo; REINTEGRA a la NATURALEZA
todo lo que de ella OBTIENES;
BIODEGRADA en forma acelerada
12/09/2017Ing. German Suarez
Biodegradación ACELERADA por medio de ADITIVOS ORGÁNICOS
BIODEGRADAR ES UNA ACCIÓN BIOLOGICA,solo seres vivos la ejecutan.La ASTM American Society for Testing andMaterials define un plástico biodegradablecomo “un plástico en el cual la degradaciónresulta de la actividad natural que se producecon microorganismos, tales como bacterias,hongos y algas, ocurriendo procesos químicosque culminan en generación de CO2, H2O,BIOGAS Metano CH4 y BIOMASA”.
12/09/2017 Ing. German Suarez
Compostabilidad aeróbicaPROCESO de DESCOMPOSICIÓN para materiales de desechoorgánico a fin de obtener un producto útil como fertilizante.Proceso BIOLÓGICO donde es posible ejercer un controlsobre los procesos de biodegradación de materia orgánica.
Condiciones para el compostaje:HumedadTemperatura adecuadaAcidez en rango
Oxigeno es fundamental
Inóculos bacterianos
Son aditivos en forma de pellets plásticos, se agregan al 1% a todo Plástico cuando es procesado, (PE, PP, PS, PET, PVC, NY, etc.) incluyendo Bioplásticos o Plásticos verdes
MANTIENEN las propiedades físicas, mecánicas, organolépticas, ópticas del producto plástico; NO ALTERAN características originales, ergo son 100% RECICLABLES.RESPETAN CICLO de VIDA del plástico SIN AFECTAR RECICLAJE, ya que solo inicia BIODEGRADACIÓN del artículo plástico al estar en basura (rellenos sanitarios o tiradero cielo abierto)
Biodegradación TOTAL antes de 5 años en ambiente anaeróbico, convirtiéndose en biogás y biomasa.
ADITIVO acelerador de Biodegradación en BASURAEcoOne*
Biodegradación con Aditivos Orgánicos
33
FORMACION DE LA BIOPELICULA
• La base de la resina hidrofobica se convierte en hidrofilica
• La secreción de enzimas catalizan toda reacción bioquímica que activan las propiedades higroscópicas
1
2
3
4
EXPANSION DE LA MATRIZ DEL POLIMERO
• La humedad expande la estructura molecular
• Los microbios obtienen acceso para entrar a la matriz del polímero, CATALIZADO por enzimas
ROMPIMIENTO DE LAS CADENAS DEL POLIMERO
• En este proceso se unen mas microbios a la tarea
• Las MACROMOLECULAS se convierte en PEQUEÑAS, CORTAS MOLÉCULAS
• Enzimas siguen catalizando las reacciones.
CONTINUA EL ROMPIMIENTO
• La atracción de múltiples especies de microbios ayudan a completar los procesos mas complejos
• Se reduce el peso molecular del polímeroMolécula de agua
Microbio
Aditivo Orgánico
Cadena del Polímero
proceso metabólico de microorganismosen ambiente anaerobio.
Resinas Tratadas
conAditivo
Orgánico
azucares
ácidos grasos
aminoácidos
ácido carbónicoy alcohol
H2
CO2
amoniaco
H2
acido acéticoCO2
CH4
CO2
hidrólisis acidogénesis
acetogénesis
metanogénesis
biomasa
H2O
Material plástico tratado con Aditivo
Orgánico
Azucares
Amino Ácidos
Ácidos Grasos
Hidrólisis
Reacción química donde las partículas son solubles y los polímeros grandes son convertidos en simples mini moléculas.
CO
OHH3C
H2
+ CO O
Acido Acético Metano Dióxido de Carbono
Methanogenesis
Estas es la etapa final en el metabolismo microbial cuando las moléculas de acético son convertidas en metano y dióxido de carbono.
12/09/2017 Ing. German Suarez
• NO es un PLA (Polylactic Acid)
• NO es un aditivo OXO-degradable
• NO es un aditivo basado en almidón
• NO está hecho con metáles pesados
EcoOne
12/09/2017 Ing. German Suarez / Gerardo Garcia, MBA
TRATADO CON (1%) SIN TRATAR
Text
Evidencia de BIODEGRADACIÓN
Prueba de plástico utilizando MÉTODO DE PRUEBA ASTM D5511, es el métodoestándar para determinar la BIODEGRADACIÓN anaeróbica de material plástico.Sometida digestión anaeróbica.
(Tiempo de prueba, 30 días.)
12/09/2017 Ing. German Suarez A
Evidencia de BIODEGRADACIÓN
Análisis para todo plástico utilizando
MÉTODO DE PRUEBA internacional ASTM D 5511-02
método estándar para evaluar la biodegradabilidad anaeróbica de
material plástico
Muestra paraprobar + inóculometanogénico
Se mide el volumen de metano y dióxido de carbono
1. Digestor 5. Válvula2. Incubadora 6. Muestreo de gas3. Salida de gas 7. Descarga de gas4. Colector de gas
Demostración MÉTODO de PRUEBA ASTM D 5511
El avance de biodegradación se obtiene al determinar el porcentaje de conversión del carbón del plástico a carbón gaseoso (CH4y CO2).Este porcentaje de biodegradación no incluye el monto de carbón de la substancia que es convertido en biomasa el cual no es metabolizado en CO2y CH4.
Este método ASTM consiste en la introducción del material de prueba a un inoculo anaerobio exponiéndolos a un biodigestor con un 20% de sólidos, para documentar el total de carbón emitido en forma de gas (CO2 y CH4) el cual evoluciona con el tiempo y comprueba la biodegradación en la materia a probar.
Biodegradación Acelerada de diversos materiales plásticos con Eco One
Pruebas realizadas en el Centro Interdisciplinario de Investigaciones y Estudios Sobre Medio Ambiente y Desarrollo –
IPN Se observa en todos los casos que el material plástico que contiene el aditivo Eco One es biodegradado en comparación con la muestra sin el aditivo.
ConclusiónLas muestras de los diversos materiales plásticos que contienen el aditivo Eco One, muestran una tendencia a biodegradarse en un medio ambiente anaerobio en presencia de microorganismos provenientes de un sitio de disposición final de residuos, a diferencia de los materiales sin el aditivo que no mostraron ninguna actividad biodegradativa.Se observó bajo condiciones de laboratorio que los materiales plásticos aditivadosse biodegradan en un periodo de alrededor de tres años.Por lo anterior, los materiales con aditivo Eco One se biodegradanaceleradamente cuando estos lleguen a un sitio de disposición final.
0102030405060708090
100
0 200 400 600 800 1000
Biod
egra
dació
n (%
)
Tiempo (días)
LDPE
Control positivo (celulosa) LDPE (con Eco One)
LDPE (sin Eco One)
0102030405060708090
100
0 200 400 600 800 1000
Biod
egra
dació
n (%
)
Tiempo (días)
HDPE
Control positivo (celulosa) HDPE (con Eco One)
HDPE (sin Eco One)
0102030405060708090
100
0 200 400 600 800 1000 1200
Biod
egra
dació
n (%
)
Tiempo (días)
PP
Control positivo (celulosa) PP (con Eco One)
PP (sin Eco One)
0102030405060708090
100
0 200 400 600 800 1000 1200
Biod
egra
dació
n (%
)
Tiempo (días)
PET
Celulosa (control positivo) PET (con Eco One)
PET (sin Eco One)
Ciudad de México, febrero 2017Resultados de evaluaciones de biodegradación acelerada de diversos materiales
plásticos con aditivo Eco One basada en la ASTM D5511-02
Ciudad de México, febrero 2017Resultados de evaluaciones de biodegradación acelerada de diversos materiales
plásticos con aditivo Eco One basada en la ASTM D5511-02
0102030405060708090
100
0 200 400 600 800 1000
Biod
egra
dació
n (%
)
Tiempo (días)
PVC
Control positivo (celulosa) PVC (con Eco One)
PVC (sin Eco One)
0102030405060708090
100
0 200 400 600 800
Biod
egra
dació
n (%
)
Tiempo (días)
PU
Control positivo (celulosa) PU (con Eco One)
PU (sin Eco One)
0102030405060708090
100
0 200 400 600 800 1000 1200
Biod
egra
dació
n (%
)
Tiempo (días)
PS
Control positivo (celulosa) PS (con Eco One)
PS (sin Eco One)
0102030405060708090
100
0 200 400 600 800
Biod
egra
dació
n (%
)
Tiempo (días)
EVA
Control positivo (celulosa) EVA (con Eco One)
EVA (sin Eco One)
0102030405060708090
100
0 200 400 600 800
Biod
egra
dació
n (%
)
Tiempo (días)
NYLON
Control positivo (celulosa) Nylon (con Eco One)
Nylon (sin Eco One)
Confidential Property of EcoLogic
Companies Using Landfill Methane
12/09/2017 Ing. German Suarez
Dando lectura a las graficas anteriores bajo evidencia científica efectuada por el IPN-CIIEMAD (Centro
Interdisciplinario de Investigación y Estudios sobre Medio
Ambiente y Desarrollo)
bajo Método de prueba ASTM D-5511-02 ó ISO-15085:2014
Podemos concluir que estos productos plásticos de origen PETROQUÍMICO se BIODEGRADÁN
ANTES DE 5 AÑOS en ambiente anaeróbio, BAJO ACTIVIDAD de ADITIVO ORGANICO.
C o n c l u s i o n e s
¿Cuáles son los principales desafíos mundiales para los envases sostenibles?
Unión Europea (UE), ha señalado que las directrices son la "reciclabilidad", la "circularidad" y la "durabilidad", para acabar con
la obsolescencia programadaLa directora de Cicloplast ha lamentado que no haya aún "una
apuesta por la biodegradabilidad".
Un nuevo informe de Smithers Pira - 2017
INVESTIGACIÓN Y CIENCIAAGOSTO 2017
NO HAY SOLUCIÓN ÚNICA, PERO USANDO opciones DISPONIBLES; LOGRAMOS MÉJOR MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS.
Sí DESECHAMOS ADECUADAMENTE, AUMENTAMOS CICLO de VIDA RECICLANDO
y al FINAL BIODEGRADAMOS, AVANZAREMOS HACIA la ECONOMÍA
CIRCULAR.
12/09/2017 Ing. German Suarez
A D I T I V O S B I O D E G R A D A N T E S
www.ecoone.com.mxwww.gea-abp.mx
[email protected]@alternativasbioplasticas.mx
12/09/2017 Ing. German Suarez
“Colegas, con su entusiasmo, acervoy ambición positiva, no hay limites,el mundo pertenece a los optimistas; los pesimistas son solo espectadores”
Ing. Germán Luis Suárez Villamil
Trabajo en equipo
« A. Einstein; Todos somos ignorantes, pero no todos
ignoramos las mismas cosas »
Fabrica inyectora de Plásticospara producir, tapas, juguetes,
cubetas, peines, cepillos, cucharas, vasos,
engranes, etc.
Plástico en AUTOMOVILES
Plástico en partes automotrices
BIOPLASTICO en el futuro
Plasticos en Agricultura INVERNADEROS
Plásticos en Construcción
Plástico para membranas en rellenos sanitarios o depósitos de agua
Plasticos en la Construcción
Plasticos para Ropa Médica
Plasticos para Jeringas
Plásticos en FIBRAS TEXTILES
