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1 Evaluación del desarrollo, uso y adaptación de bioplásticos en la industria de alimentos en Bogotá, Colombia Monografía – Análisis sistemático de literatura Presentado Por Yineth Paola Garzón Martínez Laura Alejandra Gil Camargo Universidad Cooperativa de Colombia Facultad de Ingeniería Programa: Ingeniería Industrial Bogotá D.C, enero de 2023 2 Evaluación del desarrollo, uso y adaptación de bioplásticos en la industria de alimentos en Bogotá, Colombia. Monografía – Análisis sistemático de literatura Presentado Por Yineth Paola Garzón Martínez ID: 466026 Laura Alejandra Gil Camargo ID: 463472 Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de: INGENIERAS INDUSTRIALES Tutor Ingrid Katherine Cepeda Hernández Universidad Cooperativa de Colombia Facultad de Ingeniería Programa: Ingeniería Industrial Bogotá D.C, enero de 2023 3 Tabla de contenido 1. Problema general ________________________________________________________ 5 2. Justificación _____________________________________________________________ 9 3. Objetivos ______________________________________________________________ 10 3.1. Objetivo General _____________________________________________________ 10 3.2. Objetivos Específicos _________________________________________________ 10 4. Delimitación del proyecto _________________________________________________ 11 4.1. Temática ___________________________________________________________ 11 4.2. Espacio temporal _____________________________________________________ 11 5. Marco referencial _______________________________________________________ 13 5.1. Marco teórico _______________________________________________________ 13 5.1.1. Historia de los Plásticos _____________________________________________ 13 5.1.2. Plástico de un solo Uso en el mundo ___________________________________ 14 5.1.3. Plásticos de un solo uso en Colombia ___________________________________ 17 5.1.4. Bioplásticos _______________________________________________________ 18 5.1.5. Biodegradación y los bioplásticos _____________________________________ 20 5.1.6. Ventajas y desventajas ______________________________________________ 21 5.1.7. ¿Qué es el polietileno de tereftalato (PET)? ______________________________ 24 5.1.8. ¿Qué es el polihidroxialcanoato (PHA)? ________________________________ 27 5.1.9. Estrategias para la comercialización de Bioresinas como productos bioplásticos para Adland Plastics en Bogotá, Colombia. ________________________________________ 29 5.1.10. Análisis de riesgos y oportunidades para potencializar la producción de biopolímeros basados en residuos orgánicos relacionados con la producción de papa en Colombia 30 5.1.11. Modelo de aprovechamiento de borra de café – biotec ___________________ 33 5.2. Marco Conceptual – Glosario ___________________________________________ 34 5.3. Marco Legal (normatividad) ____________________________________________ 35 6. Metodología ____________________________________________________________ 37 6.1. Tipo de investigacion _________________________________________________ 37 6.2. Enfoque del proyecto _________________________________________________ 37 6.3. Metodología ________________________________________________________ 38 6.4. Técnicas para la recolección de información _______________________________ 39 7. Recursos y Presupuesto __________________________________________________ 41 7.1. Recursos físicos _____________________________________________________ 41 7.2. Recursos Financieros _________________________________________________ 42 8. Cronograma____________________________________________________________ 43 9. Resultados _____________________________________________________________ 44 4 9.1. Caracterización de la industria del bioplásticos de alimentos en Bogotá, Colombia _ 46 9.1.1. Polímeros basados el almidón _________________________________________ 46 9.1.2. Polímeros basados en la celulosa ______________________________________ 48 9.1.3. Polímeros provenientes de aceites vegetales _____________________________ 49 9.1.4. Polímeros basados en el ácido láctico ___________________________________ 50 9.1.5. Industria de los biopolímeros en Bogotá ________________________________ 51 9.1.6. Perspectivas a futuro de la industria del plástico y bioplásticos en la ciudad de Bogotá 55 10. Conclusiones _________________________________________________________ 58 11. Bibliografía ____________________________________ ¡Error! Marcador no definido. Tabla de Figuras Figura 1 Degradación _________________________________________________________ 28 Figura 2 línea investigación ____________________________________________________ 38 índice de tablas Tabla 1 Bacterias Producidas ___________________________________________________ 27 Tabla 2 Normatividad _________________________________________________________ 35 Tabla 3 Recolección de información. _____________________________________________ 39 Tabla 4 Cronograma y cantidad de recursos ________________________________________ 41 Tabla 5 Recursos humano e institucional __________________________________________ 41 Tabla 6 Matriz de responsabilidad _______________________________________________ 43 Tabla 7 Ingresos en millones de dólares de la industria plástica y relacionadas ____________ 56 Tabla 8 Producción y ubicación de establecimientos productores de plásticos en % ________ 57 5 1. Problema general Según la National Geographic cada minuto se venden un millón de botellas de plástico en todo el mundo; el plástico tarda en degradarse 150 años si son bolsas y si son botellas aproximadamente 1.000 años en descomponerse según la fundación Aguae; la deformación del ecosistema a causa de los plásticos se ve en la primera isla de plásticos localizada entre California y Hawái, que aunque no aparezca en el mapa tiene una superficie de 1.6 millones de kilómetros cuadrados y donde se han encontrado animales de la zona con la ingesta de este material; aunque la problemática es conocida por la comunidad y por los países que la conforman la mitigación del impacto no ha hecho el efecto definitivo para un cambio significativo. Tiendo en cuenta lo anterior, hoy por hoy es notoria la presencia de plásticos en el ambiente y en los desechos que diariamente se generan; entre los plásticos más comunes de en la industria alimenticia se ven el PET, pues es el compuesto permitido por el ministerio de salud para ser utilizado y cumple con la resolución 683 de 2012; por tal motivo, está presente con mayor porcentaje en la composición de los residuos generados, de tal manera provoca una saturación en los rellenos sanitarios o por malas prácticas resulta en los vertimientos de agua. De igual forma, la acumulación de este material podría llegar a la producir diferentes gases tóxicos que luego llegan a la atmósfera, de igual forma, la contaminación de recursos hídricos, degradación de la fauna, entre otros; en el territorio colombiano. Según la ONU, se estima que 12 millones de Kg de plástico a nivel mundial estarían avanzando en la superficie del mar y otros kilogramos de plástico sobre la superficie de la tierra, durante su proceso de degradación; afectando de esta forma la salud de los océanos y los 6 diferentes ecosistemas existentes en él, de igual forma en la superficie terrestre; esto afectando la salud de los humanos, pues logran llegar a la cadena alimenticia por medio de la pesca de animales que en su organismo ya tienen estos desperdicios en su sistema. Según la misma organización el ritmo con que llegan los plásticos no biodegradables al mar y otras superficies como ríos, es de 200 kg por segundo; se estima que, en los próximos años se tendrían problemáticas de salud, tanto para los animalesmarítimos como en los seres humanos, por acumulación de plásticos y nano plásticos en los organismos (Schmidt Koch, 2019). De tal forma, cada año millones de toneladas de plástico a nivel mundial terminan en el océano, afectando el ecosistema y los animales que habitan en este entorno. Buscando lograr un cambio significativo para el ecosistema, algunas empresas u organizaciones se han sumado a buscar las mejores estrategias para darle un uso adicional a dichos desperdicios que genera este material, generando una transformación en productos que resuelvan problemáticas distintas para reducir y aprovechar la contaminación dándoles un nuevo sentido de uso. En algunos casos, estos diseños son hechos para dar sustento a personas de recursos limitados, lo genera un sentido aún más grande en la propuesta de dicha transformación. Esta problemática ha llevado también, a la expansión de nuevas investigaciones para la fabricación de un sustituto de los plásticos sintéticos como el PET, dirigido a la generación de materia prima con principio renovable como lo son los bioplásticos PHA, uno de estos materiales son los recursos amiláceos, pues están compuestos por estructuras semi cristalinas que les concede propiedades fisicoquímicas y atributos funcionales atractivas para la aplicación en plásticos. Teniendo en cuenta que su principal beneficio es el proceso de degradación más acelerado que el plástico tradicional, asimismo, su aprovechamiento en caso de llegar al océano 7 sería como alimento de especies marinas pues su composición permite ser ingerida aparentemente sin efectos contradictorios a la salud de estos animales. Se busca disminuir la contaminación por medio de ideas de negocio para las empresas embotelladoras y distribuidoras de agua colombianas actuales, para que promuevan el uso del bioplástico en sus envases; esto también compitiendo con grandes compañías y entrar en un mercado altamente competitivo. Enfocando en Colombia según la revista Semana (2021) informa que por cada persona se consumen aproximadamente 24 kilos de productos de este material, del cual, tan solo se recicla el 20% de los desechos producidos; colocando al país según informa el articulo como la nación que contribuye a la contaminación, estando por encima incluso de países como México y Estados Unidos; colocando alertas en el país y tomando acciones para minimizar el consumo desmedido. El gobierno colombiano frente a esta problemática radica la ley 2232 de 2022, la cual busca establecer medidas tendientes a la reducción gradual de la producción y consumo de ciertos productos plásticos de un solo uso; en dicha Ley solo se contemplan algunos productos como lo son: Según la Ley 2232 de 2022, las “Bolsas de punto de pago utilizadas para embalar, cargar o transportar paquetes y mercancías, excepto aquellas reutilizables o de uso industrial; - Bolsas utilizadas para embalar periódicos, revistas, publicidad y facturas, así como las utilizadas en las lavanderías para empacar ropa lavada; - Rollos de bolsas vacías en superficies comerciales para embalar, cargar o transportar paquetes y mercancías o llevar alimentos a granel, excepto para los productos de origen animal crudos; - Envases o empaques, recipientes y bolsas para contener líquidos no preenvasados, para consumo 8 inmediato, para llevar o para entregas a domicilio; - Platos, bandejas, cuchillos, tenedores, cucharas, vasos y guantes para comer; - Mezcladores y pitillos para bebidas; - Soportes plásticos para las bombas de inflar; - Confeti, manteles y serpentinas.” (Congreso de la república, 2022, p. 4). Partiendo de lo anterior se plantea la siguiente pregunta problema ¿Cómo ha sido el uso, desarrollo y adaptación del bioplástico en la ciudad de Bogotá? 9 2. Justificación Esta monografía se enfocará en sintetizar e interpretar estudios sobre el uso de diferentes bioplásticos adaptados en el sector alimentario colombiano, debido a que existe la necesidad de reducir el plástico, ya que el exceso de plástico que se genera día a día está ocasionando graves problemáticas ambientales, se busca difundir las diferentes soluciones a nivel empresarial, político, social, económico y ambiental que generen una perspectiva para la reducción del plástico en la industria alimenticia la cual está muy arraigada al consumo del plástico. Profundizar y enfatizar los diferentes beneficios de la transformación y el desarrollo de la fabricación ecosostenible. Lo que nos motiva a estudiar bioplásticos es que el problema de los residuos plásticos convencionales es evidente actualmente en todo el mundo. Según National Geographic, el plástico convencional tarda unos 150 años en descomponerse, por lo que queremos correr la voz sobre los usos, beneficios e implementación de alternativas más ecológicas como los bioplásticos. El objetivo de este trabajo es realizar una investigación basada en revisiones bibliográficas, dónde se evidencien las diferentes investigaciones, artículos y/o tesis en las que muestran los diferentes resultados en función de la transición o implementación de bioplásticos en Colombia y Bogotá como alternativa ambiental, con el fin de reducir el uso excesivo de plásticos PET en el envasado, conservación y distribución de alimentos, mitigando los daños ocasionados a raíz de la producción de este material. 10 3. Objetivos 3.1. Objetivo General Evaluar el desarrollo, uso y adaptación de bioplásticos en la industria alimentos en Bogotá, Colombia. 3.2. Objetivos Específicos • Caracterizar la industria del bioplásticos de alimentos en Bogotá, Colombia. • Determinar desarrollo, uso y adaptación de bioplásticos en la industria de alimentos en Bogotá, Colombia. • Definir perspectiva futura del bioplásticos de alimentos en Bogotá, Colombia. 11 4. Delimitación del proyecto 4.1. Temática: El PET (tereftalato polietileno) es conocido como uno de los plásticos más amigables para el medio ambiente pero no el menos nocivo, es uno de los más usados ya que unas de sus características es que es liviano, irrompible, impermeable, reciclable y lo más importante económico, razón por la cual el consumo de esta materia aumenta cada vez más, su costo de producción es bajo y es por esto el interés alto de las empresas productoras de alimentos. Como se indicó con anterioridad a pesar de ser un tipo de plástico 100% degradable no deja de ser nocivo, primeramente, por que tarda en degradarse alrededor de 7000 años, para su producción se usan sustancias toxicas, metales pesados, químicos y pigmentos que logran quedarse en el aire ocasionando daños a la salud de los humanos y animales. Para disminuir el impacto que produce el PET es importante incentivar su reciclaje en las empresas productoras de PET hasta en las empresas alimenticias que usan este material para empacar sus productos. En la actualidad a nivel general no se encuentra información exacta sobre la transición del uso de PET a otro tipo de plásticos en la industria alimenticia, esto con el fin de reducir los daños que provoca este material. 4.2. Espacio temporal: Se realizo una investigación centrada en Bogotá de acuerdo con el uso del plástico PET y su avance frente al proceso de disminuir el consumo de plástico. En la actualidad la alcaldía mayor de Bogotá expidió el decreto 317 de agosto de 2021 en el que establece medidas para reducir de manera progresiva la adquisición y consumo de plásticos de un solo uso, buscando mitigar los 12 impactos que estos ocasionan al medio ambiente y de la misma manera reducir la contaminación por la inadecuada disposición de residuos. 13 5. Marco referencial 5.1. Marco teórico 5.1.1. Historia de los Plásticos Alexander Parkes, un químico inglés, inventó el primer material plástico en 1862. Llamado parkesina, era una mezcla de aceite de nitrocelulosay aceites vegetales mezclados con alcanfor. El estadounidense John W. Hyatt descubrió que el alcanfor desempeñaba un papel clave en la plastificación del material mientras estudiaba sus propiedades. Posteriormente llamó a este nuevo material celuloide. En 1910, un químico belga-estadounidense llamado Hendrik Baekeland desarrolló la baquelita, que fue el primer plástico sintético. Los materiales envueltos de la Primera Guerra Mundial se usaron por primera vez en 1917, y los fotógrafos profesionales comenzaron a usar película de acetato en 1925. En 1935, Regnault produjo PVC a partir de cloruro de vinilo polimerizado en 1835. Las patentes de PVC de Klatte y Zacharia fueron otorgadas en 1912 por el gobierno alemán. El químico alemán Hermann Staudinger demostró en 1922 que el caucho se compone de largas cadenas de unidades de isopropeno. Su teoría fue rechazada por muchos, pero se demostró que era correcta unos años más tarde, cuando los científicos descubrieron grandes macromoléculas hechas de poliestireno. Macrylate se había producido desde 1928 y la producción en masa de poliestireno comenzó en Alemania en esa época. Desde 1938, I.G. Farben ha producido poliuretano. En 1938, Du Pont de Nemours Chemical Company creó la producción industrial de nailon después de realizar una investigación sobre sus efectos. En 1939, el polietileno de Inglaterra se produjo comercialmente, el primer producto químico producido 14 comercialmente en los Estados Unidos. En 1943 se crearon las resinas epoxi; en 1956 se inicia la producción comercial de policarbonatos; en la década de 1970, se hizo Kevlar. Dos científicos compartieron el Premio Nobel de Química de 1963 por su trabajo sobre polímeros. El italiano Giulio Natta desarrolló el polipropileno en 1954 y el alemán Karl Ziegler creó el polietileno en 1953. Estos dos plásticos son actualmente los más utilizados en el mundo. 5.1.2. Plástico de un solo Uso en el mundo Cuando los plásticos de un solo uso no se desechan correctamente, afectan negativamente al medio ambiente. Esto se debe a que son innecesarios una vez utilizados (Chiquiza, 2019). El tipo más común de empaque reutilizable o de un solo uso que se encuentra en el medio ambiente son las bolsas de plástico, como las bolsas de supermercado y otros recipientes de plástico. Algunos plásticos comunes de un solo uso incluyen colillas de cigarrillos, tapas de botellas, popotes, envolturas de alimentos, tapas y agitadores. Junto a estos hay otros plásticos de un solo uso, como envases para llevar y botellas de plástico. Las Naciones Unidas consideran que estos productos de desecho son el subproducto de una cultura que valora el plástico desechable por encima de los recursos valiosos. Son materiales que se consideran desechables y se piensa que son meros desechos. Cuatro tipos principales de plástico dominan el mercado: duradero, no duradero, desechable y reciclable. Estos también se denominan a menudo plásticos originales u ORIGINALES. Duran para un solo uso y luego deben reciclarse o desecharse adecuadamente. 15 • Los EPP se utilizan para fabricar productos abrasivos y láminas y bolsas de plástico. También se utilizan para fabricar recipientes, incluidas botellas, así como microesferas cosméticas. • Los artículos hechos de tela de poliéster, como botellas, latas, ropa y películas de rayos X, a menudo están hechos de PET. • Los artículos como muebles de jardín, piezas de automóviles y electrodomésticos están hechos del PP. • El PVC se utiliza para fabricar accesorios para válvulas, ventanas, tuberías y otros materiales. Agregar aditivos químicos a los plásticos, como plastificantes, tintes y retardadores de fuego, mejora su rendimiento y los hace más sostenibles. Estos aditivos permiten que los plásticos se estiren y resistan mejor los daños. Además, estos aditivos ayudan a mantener el medio ambiente más limpio y reducen la posibilidad de efectos negativos para la salud. Cuando se reciclan los plásticos viejos, los aditivos pueden terminar en el aire, el agua e incluso en los alimentos. Esto se debe a que algunos de estos aditivos pueden escaparse del plástico durante la fabricación y liberarse al medio ambiente durante el reciclaje. Plastics Europe afirma que el mundo produjo 368 millones de toneladas de plástico en 2019. Esto es 9 más que el año anterior. Asia produjo más de la mitad de todo el plástico creado por el mundo; produjeron más del 51% de la misma. China fabricó la mayor cantidad de plástico de un solo uso en 2019; produjeron el 31% del plástico del mundo. Japón solo produjo el 3%, pero aun así lograron producir 88 kg de plástico por persona. En los datos combinados de los países del TLCAN, que son México, Canadá y EE. UU., solo se produjo el 19 % del plástico mundial. Esto 16 se debió a que todos los países del TLCAN fabricaron solo 141 kg de plástico por persona. Por el contrario, este número es mucho más alto que el de cualquier otro país (Roa 2021). La cultura de hacer que todo sea conveniente está frustrando el medio ambiente creando un problema. De hecho, cada año se producen 3.000.000 de toneladas de envases y botellas de plástico de un solo uso de Coca-Cola. Es el primer productor en la producción mundial anual de envases y envoltorios de plástico de un solo uso. Cuando esto se combina con las otras organizaciones que hacen lo mismo, los problemas se multiplican. Aparte de que es difícil de controlar, cualquier daño causado por estas organizaciones es extenso y creciente. Y es que, en el mundo, la cantidad de bienes manufacturados que contienen o tienen plástico se duplicó entre 2000 y 2014. Este aumento en la fabricación condujo a un aumento significativo de los desechos y los problemas ambientales. Debido al alto volumen de productos manufacturados, los sistemas actuales no pueden manejar adecuadamente la enorme cantidad de desechos. Esto conduce a una disminución de las condiciones de vida de los organismos. Pequeños pedazos de basura se descomponen a través de procesos fotográficos, mecánicos y químicos. Estos procesos utilizan electricidad, viento o lluvia para hacer que los desechos caigan al suelo. Estos residuos son recogidos por canales que los transportan al mar. También están presentes micro plásticos de menos de 5 milímetros de tamaño; son fragmentos de plásticos más grandes. Las estimaciones sugieren que actualmente flotan en la superficie del océano entre 15 y 51 billones de partículas de plástico que pesan entre 93.000 y 236.000 toneladas. Además, también se cree que existen en el océano miles de millones de fragmentos de plástico de menos de 5 milímetros de tamaño. 17 5.1.3. Plásticos de un solo uso en Colombia Durante un seminario internacional sobre plásticos de un solo uso, el gerente de la Red Nacional de Economía Solidaria de Flujo Sostenible afirmó que en Colombia se entierran anualmente 2 mil millones de pesos de residuos plásticos. Por otro lado, el procurador general de la nación afirma que solo alrededor del 7% del consumo total anual de plástico del país se recicla. El otro 93% se desecha en vertederos o contaminando el medio ambiente. Para poner esto en perspectiva, cada ciudadano usa dos kilos de plástico cada mes. Por extrapolación, eso significa que Colombia consume 24 kilos de plástico al año. Según la directora de la ONG Greenpeace Colombia, Silvia Gómez, el 56% de la población de Colombia utiliza plásticos de un solo uso como pajitas, platos y tapas de refrescos. Además, afirmó que había un “panorama preocupante” porque los recursos naturales más importantes del país —como ríos, mares y manglares— sufrían enormes cantidades de contaminación plástica. Cuando se utilizan, se vuelven obsoletos y se desechan. A las personas les resulta difícil utilizar este tipo de material porque deja de funcionar una vez desechado. Como resultado, el gobierno de Colombiaespera reutilizar todos estos plásticos para 2030. Las ventas anuales de productos plásticos en Colombia son de aproximadamente $17 mil millones, lo que equivale a 1,2 millones de toneladas de material mezclado con productos terminados cada año. El 56% de todas las ventas se componen de envases y embalajes, mientras que el 3% es la porción de platos, cubiertos y pajitas. Las batidoras, botellas y otros artículos para el hogar representan casi un tercio de todas las ventas (BC News, 2019). El Procurador General de la Nación, Fernando Carrillo, afirmó que el 93% de todo el plástico que se utiliza en el país se desecha en vertederos o ríos, montañas y valles. Sin embargo, solo el 7% del plástico que usan los colombianos es reciclado. Esto da como resultado 24 kilos de 18 plástico utilizados cada año por cada individuo. Esto se traduce en un millón de toneladas de plástico en total que se utilizan cada año, lo que equivale a 24 millones de toneladas por año o una pila de 1 millón de pies de altura. (Cámara de Comercio de Bogotá, 2019) Un informe de Acoplásticos muestra que en 2017 Colombia produjo 1,34 millones de toneladas de resinas plásticas. Sin embargo, durante el próximo año, la producción aumentó a 1,36 millones, lo que demuestra el aumento del consumo de plástico en Colombia. Entre 2017 y 2019, el consumo de plástico aumentó un 13%. A pesar de este aumento, los involucrados con la imagen pública de Colombia aún reciben mucho peso de fuentes externas. Colombia debe crear planes para reducir el uso innecesario de plástico todos los días. También necesitan encontrar soluciones para el plástico que ya producen. El país está buscando activamente dos métodos para reducir la cantidad de contaminación plástica. Estos incluyen la implementación de una economía circular y prácticas de reciclaje. El gobierno implementó recientemente el Plan Nacional para la Gestión Sostenible de los Plásticos, que fue liderado por el Ministerio de Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible. En conjunto con esta iniciativa, diversos sectores del gobierno, así como organizaciones de la sociedad civil y representantes de los gremios, elaboraron este plan. Naciones Unidas compartió una idea similar a la de Mitchell y González cuando sugirieron que la contaminación ambiental no se debe a la producción de plástico en sí, sino a la cantidad de desechos que produce. Muchos países han implementado Planes Nacionales de Gestión Sostenible para plásticos de un solo uso; uno de estos planes enfatiza el reciclaje como un componente clave. 5.1.4. Bioplásticos Un informe reciente estimó que el mercado mundial de bioplásticos está en aumento y podría tener un valor de 35,5 millones de dólares estadounidenses para 2022. Sin embargo, los 19 costos ambientales de estos materiales aún se debaten. A menudo se necesita el compostaje industrial para descomponer estos materiales, y persiste la confusión pública sobre cómo desechar correctamente los bioplásticos, Oceans and Seas, una revista dedicada a los océanos y mares registró esto en 2018. Los bioplásticos se dividen en tres grandes familias, pueden ser más costosos de crear que los plásticos a base de petróleo y se pueden distinguir por su peso. Plásticos biodegradables: los plásticos de este tipo hacen referencia a las propiedades de biodegradación estas no dependen principalmente de la materia prima con que se haga, sino que está directamente asociado con la estructura química que compone la materia prima. (PLA, PHA y PBS) Plásticos de base biológica: la composición de este tipo de plásticos se basa en átomos de carbono que contiene la materia prima en sus cadenas de moléculas, estas son tomadas de la naturaleza, es decir, que tiene origen bio. (BioPE) Plásticos de base derivada del petróleo: donde uno de sus principales insumos proviene de materiales derivados de recursos fósiles como el petróleo. (PBAT y PCL) La Fundación MarViva afirma que los envases biodegradables para alimentos causan más daño ambiental que los plásticos de un solo uso. Afirman esto debido a la velocidad a la que se descomponen. El Espectador informa que esto también ocurre con las direcciones de comida, o wraps. Mitchell también informa que este empaque requiere más agua y produce más gases de efecto invernadero durante la producción que los materiales plásticos tradicionales. El argumento de este grupo es que algunos plásticos se consideran más ecológicos debido a su proceso de 20 producción y descomposición. Sin embargo, estos materiales pueden tener los mismos efectos negativos que los plásticos tradicionales. Mencionan los bioplásticos y los plásticos compostables como ejemplos de la tecnología que están estudiando. Estos fueron creados por primera vez en el año 2021. Los bioplásticos se caracterizan por ser plásticos renovables y biodegradables fabricados a partir de recursos naturales o desechos orgánicos. Tienen una ventaja sobre los plásticos regulares y es que se descomponen fácilmente por microorganismos como algas, hongos y bacterias. Los primeros producidos de este tipo fueron los bioplásticos de origen vegetal; y a partir de ahí, es frecuente que en su elaboración se utilicen algunas legumbres como yuca, papa y alimentos como la fécula de maíz. Los bioplásticos ayudan con la gestión de residuos y la conservación del medio ambiente a través de la eliminación del uso de fuentes de derivados del petróleo y otros materiales contaminantes. Actualmente, muchas industrias están buscando formas de crear nuevos productos utilizando estas nuevas tecnologías 5.1.5. Biodegradación y los bioplásticos El proceso de mineralización proviene de microorganismos que procesan bioplásticos en dióxido de carbono, agua y metano. También convierten el plástico en biomasa. Algunos bioplásticos no son biodegradables. Se les llama “duraderos” o “plásticos modificados tradicionales”. Estos son materiales que reemplazan a los tradicionales plásticos de origen fósil; no son biodegradables. Algunos materiales se consideran degradables y provienen de fuentes de petróleo modificadas tradicionales, como el etileno. Los aditivos en ciertos plásticos hacen que se descompongan bajo la exposición al oxígeno y a los rayos ultravioleta. Esto se conoce como foto degradación de los plásticos. PLÁSTICO OXODEGRADABLE es un término utilizado para describir el plástico que se degrada cuando se expone a condiciones específicas de temperatura y 21 humedad. Esta degradación no es causada por ningún microorganismo; en cambio, el plástico se descompone debido a un aditivo que promueve una reacción bacteriana. Ciertos factores deben cumplirse para que un compost sea considerado compostado. Estos factores difieren entre el compostaje doméstico y el compostaje industrial. Muchas instalaciones comerciales e industriales que hacen abono de desechos también producen nuevos productos que no se pueden hacer en compostadores caseros. Pérez (2008) encontró que este es el caso. Para crear bioplásticos, la fuente de sus elementos debe provenir de una cosecha o descomposición. Por ejemplo, las bolsas fabricadas con materiales biodegradables deben requerir un 40 % menos de tierra y agua que los materiales plásticos convencionales para ser consideradas bioplásticos. Este proceso es necesario para crear materiales como la referencia de Tello 2022, dice Medina. Independientemente de qué tipo de material se crea a través de la acción termo mecánica y se transforma en plástico, esta definición se aplica a todo tipo de polímero. 5.1.6. Ventajas y desventajas Algunas ventajas de los bioplásticos se pueden encontrar a continuación: Cuando una empresa menciona la biodegradabilidad en sus productos, indica que ayudan a reducir la huella de carbono. Esto indica que sus envases están ayudando a reducir los residuos que contaminan el medio ambiente. Esto se debe a que estosmateriales están hechos de fuentes renovables, como plantas y árboles. En comparación con los materiales de embalaje de plástico, estos se descomponen de forma más rápida y natural a través de procesos ambientales normales. Tienen propiedades similares a los plásticos y pueden tener capacidades y consistencia similares. Además, aseguran que sus envases de bioplástico no alteran el sabor ni el olor de la comida o bebida. Supuestamente también reducen el riesgo de daños a plantas y animales. Estos 22 contenedores supuestamente reducen la tasa de gases producidos por el efecto invernadero. También reducen el costo de los recursos fósiles al impedir su creación. Y, por último, afirman que los contenedores de bioplástico no liberan ningún químico tóxico al aire. A diferencia de los plásticos tradicionales, se utilizan fuentes alternativas de material para la creación de vegetales. Esto permite que se repongan y no sean difíciles de obtener. Mientras que algunos bioplásticos se descomponen naturalmente en presencia de luz, oxígeno y altas temperaturas. Esto hace que su ventaja de eliminación sea cuestionable. Actualmente, muchos bioplásticos se pueden compostar. Sin embargo, esto solo ocurre en las instalaciones de compostaje industrial. Actualmente no existen sistemas de selección de residuos ni plantas de compostaje disponibles. Por lo tanto, esto realmente no representa una ventaja para los compostadores domésticos. Las desventajas, por otro lado, están en que muchas empresas no indican que se necesitan condiciones específicas para que sus materiales se degraden. Esto se debe a que los materiales degradables no se degradan a menos que cumplan con ciertos criterios. Por ejemplo, los materiales deben sobreexplotar los recursos renovables, como la luz solar y el agua, antes de que puedan degradarse. Estos recursos deben agotarse rápidamente o los agricultores deben cultivar grandes extensiones de tierra. Como resultado, esto causa problemas con los agricultores que usan pesticidas en los cultivos y el agua se contamina con fosfatos, nitratos e incluso pesticidas. Los materiales degradables también pierden biodiversidad ya que los agricultores tienen que cultivar grandes extensiones de tierra para cultivos. Cuando los bioplásticos se fabrican y transportan, necesitan usar energía. También es importante tener en cuenta que cuando se analizan las desventajas de los bioplásticos, cuando se 23 usan y se desechan, deben manipularse con cuidado. Los bioplásticos deben separarse de otros materiales porque no conservarán sus propiedades si se mezclan con plásticos convencionales. Esto se debe a que la manipulación de bioplásticos es una de las principales causas de contaminación de los materiales. En consecuencia, muchas culturas no tienen prácticas adecuadas de reciclaje o manejo de materiales. Se utilizan alimentos para crearlos, y algunos productos transgénicos se fabrican con cultivos que no se cultivaron específicamente para fabricar plásticos. Sin embargo, los residuos agrícolas también se pueden utilizar para fabricar plásticos, por lo que no deben considerarse bioplásticos. Los plásticos se pueden cultivar a través de prácticas agrícolas intensivas que están muy alejadas de la agricultura sostenible. Esto conduce a un alto consumo de agua y al potencial de deforestación. La fabricación de este artículo no reduce la huella de carbono. Los plásticos hechos de petróleo son mucho más baratos que los altos costos de producción. Al ser reciclados, estos plásticos no se pueden mezclar con otros materiales. Deben hacerse solos. Para degradarse adecuadamente, los materiales deben pasar por procesos de compostaje con condiciones más allá de lo que puede ocurrir en los vertederos. Estos incluyen la humedad y la aireación del aire, así como una temperatura más baja que el ambiente exterior. Adicionalmente, estos procesos deben manejar materiales que no tengan estas condiciones. 24 5.1.7. ¿Qué es el polietileno de tereftalato (PET)? El PET (polietileno de tereftalato) es un polímero plástico que se produce a través de un procedimiento de polimerización, De acuerdo con, Arnaiz Arnaiz (2016) dice: “Fue producido por primera vez por los británicos Whinfield y Dickson en 1941, en plena 2 guerra mundial, quienes estaban investigando poliésteres termoplásticos para la fabricación de fibras con el objetivo de sustituir las fibras naturales como el algodón o el lino provenientes de Egipto” (p. 120). La fabricación industrial del plástico, permitió que los materiales que antes se utilizaban como el metal o madera, no se agotará con rapidez, pues el plástico a ser tan flexible permite reemplazar este tipo de materiales a un menor costo, con mayor facilidad de fabricación y mejor aún a nivel masivo, pero las consecuencias de la manera descontrolada y excesiva de este tipo de materiales, trae como efecto los altos niveles de desechos que estos producen; al ser un material tan resistente, no deja que la tierra absorba y descomponga este material por lo cual lo vuelve un problema mayor; de tal forma, que al querer resolver el problema de la utilización de materiales no poco renovables o que tardan más tiempo para fabricarse como es el caso de la madera, se creó un mayor por los desechos que este produce. Dentro de algunas de las ventajas de esta clase de materiales son: • Es 100% reciclable. • Admite algunos colorantes, pero en si su color es transparente. • El material es liviano, lo que permite ser manejable. • Alta resistencia al desgaste, debido a su rigidez y dureza. • Excelentes propiedades térmicas, por tanto, permite embazar productos en diferentes temperaturas sin miedo a que este material se vaya a quebrar. 25 La problemática ambiental sobre los desechos que caen a los ríos y/o mares se estima que es de 3 millones de toneladas diarias de los cuales casi el 80% es plástico, pues el material que más se utiliza en las industrias alimenticias, la descomposición del plástico se puede llevar por dos factores, el oxígeno y la luz; por esto la cantidad de desperdicios plásticos que termina en el fondo del ocena donde estos dos factores no llegan el plástico no se degradará, esto según lo informa el documental océanos de plástico. No obstante, según, Bastos Porras, Hernández Saray, & Oliveros Ossa (2016) dice: “Polímero tarda alrededor de 100 años en degradarse, actualmente en el mundo se recicla el 20% del envase (PET) de los 12 millones de toneladas que se usan, debido a que la gran cantidad restante sin reciclar se ha convertido en un contaminante potencial” (pág. 6). Los desperdicios de plástico tipo PET llegan al océano y generan un impacto, principalmente a los animales marinos quienes son los directamente afectados, pues en ocasiones suelen morir por estrangulamiento según reportes en los diferentes medios como redes sociales y noticias locales, sino también al consumir este tipo de desperdicios tiene repercusiones en su salud. La problemática no solo esta vista donde el usuario final consume el alimento contenido en los recipientes de material PET, sino también, las fábricas vierten cantidades inmensas de polímero sin procesar; es decir, en medio de la fabricación de los contenedores, se filtran en medio del trayecto del transporte de esta materia prima en forma de pellets, el cual estos se transforman en preformas para después ser una botella o contenedor; pero en medio del proceso se generan los desechos antes de pensar en ser contenedor. Aparte de esta problemática de generación de desperdicios, todos estos llegan al océano o simplemente las corrientes de agua se encargan que el plástico o que alguna manera resulte en 26 algún vertedero de agua se acumule y se propague de tal forma que todo el océano; en una partes más que en otras, se llene y contenga plástico en un mínimo de espacio; por tal razón,los comestibles ahora de los animales que se proveen de alimentación del océano en su gran mayoría su dieta también compone la ingesta de estos desechos. De igual forma, no quiere decir que los plásticos que se queden en la zona terrestre no sufran también de esta problemática; pues en el caso colombiano los rellenos sanitarios, diariamente la cantidad de este tipo de material llega a generar contaminación estos focos de desechos; aunque existan políticas de disposición y tratamiento para los rellenos, no deja de ser una problemática para las urbanizaciones que se encuentra aledañas o cercanas a este tipo de lugares. Con lo anterior, también cabe resaltar que la descomposición de los plásticos en si no se absorben por la naturaleza, sino por el contrario se crean unas micropartículas de plástico de tal forma que la descomposición de este material no acaba con la propagación de este. Retomando la cadena alimenticia de los animales marinos que consumen en su dieta diaria esta sustancia, los animales que se alimentan de animales que han consumido este tipo de sustancias son los que a su vez son animales que están dentro de la cadena alimenticia de los seres humanos; es decir, dentro de los consumos de los hogares pueden llegar animales que se han alimentado de otros animales que se alimentaron de este material, de tal forma en cierto modo los humanos consumen indirectamente el plástico, lo que podría con llevar un problema de sanidad y salud a largo plazo. De acuerdo con todo lo anterior descrito, se ha logrado identificar que una de las posibles soluciones a este tipo de problemas que ha traído el plástico tradicional es el bioplástico, el cual en gran medida es una de las soluciones más prácticas, ya que en primera medida este es un conjunto de materiales con diferentes propiedades prácticas para la industria; según european - 27 bioplásticos, se consideran bioplásticos aquellos plásticos que son bio basados o que son biodegradables o ambas al mismo tiempo. 5.1.8. ¿Qué es el polihidroxialcanoato (PHA)? Según Lemos & Mina (2015) dice: El PHA o polihidroxialcanoatos, de es un tipo de poliéster lineal producido en la naturaleza por las bacterias, algas y plantas producto de la fermentación del azúcar o lípidos. Estos, son polímeros de ácidos hidroxialcanoicos que algunos microorganismos acumulan intracelularmente como material de reserva, para usarlo posteriormente como fuente de carbono y energía; la polimerización de los ácidos hidroxialcanoicos, por acción de enzimas intracelulares, tiene lugar mediante condensación del grupo carboxilo de un monómero (ácido hidroxialcanoicos), con el grupo hidroxilo del siguiente, formándose un enlace éster; de ahí que se han llamados biopoliésteres (Pag 94). En la tabla 1 podemos identificar algunas de las bacterias productoras de PHA: Tabla 1 Bacterias Producidas Bacterias que acumulan PHA Bacteria % de peso seco Ralstonia eutropha 96% Rhodobacter 80% Azospirilum 75% Azobacter 73% Methylocystis 70% Leptothrix 67% Pseudomonas 67% Baggiatoa 57% Rhizobium 57% Nota. Adaptado de “Polihidroxialcanoatos (PHA)”, Tecnología de los Plásticos, 2012, https://onx.la/7f3a1. 28 En la degradación del PHA se pueden encontrar diferentes tipos para la degradación de Los polímeros, los cuales son: • Degradación térmica: por efecto de temperatura. • Degradación hidrolítica: debido al contacto con el agua. • Foto degradación: provocada por la luz solar. • Biodegradación: efectuada por los microorganismos. Figura 1 Degradación Nota. Adaptado de “Polihidroxialcanoatos (PHA)”, Tecnología de los Plásticos, 2012, https://onx.la/7f3a1. Se conocen tres tipos de PHA según la longitud de la cadena lateral: • PHA scl (short chain length) característica principal son ser demasiados rígidos y frágiles. • PHA mcl (médium chain length) característica principal son más elásticos pero dotados de menos fuerza mecánica. 29 • PHA lcl (long chain length) De acuerdo con Anderson y Dawes (1990) dice: “Se debe mencionar que la razón por la cual un PHA se forma como un polímero de cadena corta o media está relacionada directamente con la enzima encargada de la síntesis (sintasa) ya que esta es específica al sustrato y puede actuar sobre monómeros con diferente número de átomos de carbono.” (Anderson y Aawes,1990, citado en Lemos y Mina, 2015, p. 95). 5.1.9. Estrategias para la comercialización de Bioresinas como productos bioplásticos para Adland Plastics en Bogotá, Colombia. La aplicabilidad de bioplásticos en Colombia es muy alta ya que cuenta con una importante disponibilidad de la materia prima para la fabricación de bioplástico, los cuales son los productos agroindustriales, donde según el DANE (2019), el porcentaje de participación de en la encuesta nacional agropecuaria del año 2019 es del 66,7% que corresponden al grupo de agroindustrias lo que representan 42.208.363 Toneladas. A partir de ello, a continuación, se muestran algunas estrategias para la comercialización de Bioresinas como productos bioplásticos para Adland Plastics en Bogotá, Colombia. Métricas. Adland Plastics podría aprovechar esta tendencia y comercializar bioresinas como productos bioplásticos en Bogotá, Colombia. Para ello debe implementar una estrategia de marketing para promover los bioresinas como bioplásticos entre las empresas y consumidores de la ciudad. Esta estrategia incluiría la publicidad y promoción de los bioresinas como una alternativa verde y ecológica a los plásticos convencionales, así como su facilidad de reciclaje. Además, Adland Plastics podría desarrollar un programa de incentivos para las empresas que utilicen los biorenos como bioplásticos. Esto podría incluir descuentos en la compra de bioresinas, así como una 30 campaña de marketing para promover su uso. También podría ofrecer asesoramiento técnico a las empresas para ayudarles a entender mejor cómo utilizar los biorenos. Adland Plastics también podrá ofrecer material promocional para ayudar a aumentar el conocimiento de los bioresinas como productos bioplásticos. Adland Plastics también podrá aprovechar los medios digitales para aumentar el conocimiento de los bioresinas como productos bioplásticos. Esto incluye la promoción de contenido a través de canales sociales, la creación de un sitio web que explica los beneficios de los bioresinas y la creación de contenido de demostración para generar interés entre los clientes. Además, se puede desarrollar e implementar estrategias para el marketing de contenido que aborden las tendencias actuales en el uso de materiales de bioplásticos y su nivel local, para que Adland Plastics pueda aprovechar el mayor potencial de la comercialización de sus productos. Además, Adland Plastics debería considerar la implementación de estrategias de publicidad dirigidas a los mercados locales. 5.1.10. Análisis de riesgos y oportunidades para potencializar la producción de biopolímeros basados en residuos orgánicos relacionados con la producción de papa en Colombia Se dispone de un caso de estudio sobre la comercialización de Bioplástico con un alcance de proyección de implementación en Colombia, se tiene en cuenta la producción especifica de residuos agrícolas en particular la papa; esta revisión de literatura se realiza en cuatro etapas, problemática ambiental actual, instrumentos ambientales normativos, tendencias en bioplásticos y finalmente el planteamiento de la alternativa enfocada en Colombia. Fase 1: Problemática ambiental colombiana: en Colombia se producen alimentos agrícolas como el maíz, la yuca, la caña, la papa, etc.; estos que principalmente se utilizan actualmente 31 como abono para enriquecer los suelos de algunos cultivos, alimento para animales, o desperdicios que en la línea de disposición terminan en ríos o mares, esto en términosde desperdicios orgánicos; Este tipo de residuos orgánicos, en medio de su descomposición pueden producir almidón, el cual es materia prima principal para la fabricación de biopolímeros con un costo mucho menor al que actualmente se registra en el mercado. Se busca en la investigación, proponer una alternativa, que supla las necesidades de la población en cuanto a productos que son consumidos en un solo uso, ajustando a que su desperdicio sea más amigable con el medio ambiente. El costo beneficio de la fabricación y consumo de los polímeros (PET), se identificó en la Comunidad Europea (CE) calculo los costos ambientales que genera fabricar a nivel mundial los beneficios de 26.000 a 39.000 dólares, genera un costo ambiental de 40.000 millones de dólares; contando que el daño está estimado en solo gases efecto invernadero; pero, el daño ecológico va más allá del daño de su fabricación, pues el desperdicio de plástico al llegar a los ecosistemas acuáticos son consumidos por los animales, ingresando también la problemática a la industria alimenticia que desembocan problemas de cáncer y desordenes endocrinos (Fonseca et al., 2017, citados por Morales Segura, 2018). Fase 2: Instrumentos ambientales normativos: en el marco legal de la investigación se validan las normas ambientales que regulan y ayudan a mitigar el impacto ambiental. Fase 3: Tendencias en bioplásticos: De acuerdo con la Europan Bioplastics -EB (2014) los bioplásticos se definen como: “aquellos polímeros que son biobasados, biodegradables o que reúnen las dos características. Los polímeros biodegradables (EDP) o biopolímeros son producidos a partir del ácido poli láctico (PLA) o los polihidroxialcanoatos (PHA)” (Morales Segura, 2018, p. 25). 32 También podemos indicar que según ECOEMBES (2009) dice: Estos son degradados por la acción de sintetización de bionómeros o de la acción de microorganismos, pero su origen a diferencia de los polímeros biobasados es de fuentes no renovables; la diferencia entre los biodegradables y los biobasados radica en que los polímeros biobasados se definen como materiales polímeros que son certificados como biodegradables con un origen en materias orgánicas y renovables los cuales son extraídos de biomasa (Morales Segura, 2018, p. 24). Existen diferentes métodos de fabricación de dichos biopolímeros, el más frecuente para bioplásticos es la extrusión de husillo simple o doble, siendo doble para procesos más complejos como biodegradables con estabilización térmica o des volatilización. Esto dando paso a la materia prime principal para lograr la extrusión y estabilización térmica, el almidón después de pasar por diferentes temperaturas y por un proceso llamado destructuración desarrolla propiedades térmicas; con la presión y temperatura correcta permite que se funda y una homogeneidad termoplástica. La investigación de bioplásticos en Colombia según morales en esta revisión literaria, actualmente se encuentran antecedentes de investigación basadas en almidón de yuca y fique en el departamento del cauca, y sobre propiedades fisicoquímicas del almidón termo plástico en el departamento del Valle; en estas investigaciones se logra identificar que productos agrícolas como la caña, la yuca y la papa son grandes cultivos agrícolas en Boyacá, Cundinamarca entre otros (Ministerio de Comercio, Industria y Turismo 2016). Fase 4: planteamiento de alternativa: en el momento de la investigación evaluada, se revisó que los grandes productores de papa son China, India, Rusia, Estado Unidos y Ucrania al año 2016; validando 2020 según el análisis de producto realizado por la bolsa mercantil de 33 Colombia, China, India; Ucrania; Rusia y Estados Unidos, son las grandes productoras actuales de papa; manteniendo los mismos países del 2016 al 2020 la productividad de este producto. Se puede identificar que el porcentaje de almidón en los tubérculos como la papa y yuca se encuentran de un 60% al 90%; que se utiliza para fines industriales, la extracción de esta materia prima se puede obtener con una cantidad significativa de materia seca y ácido fosfórico, que permite una alta viscosidad. Adicional se puede obtener el almidón con proceso como el centrifugado, decantación. La oportunidad de negocio con este material se puede lograr de diferentes maneras, según el DANE existen 150 establecimientos registrados que tienen como actividad 1 o 2 del código CIIU 1052 el cual corresponde a la elaboración de almidones y productos derivados del almidón en el cual se incluye almidones a partir de arroz, papa, maíz, entre otros. Teniendo esto en cuenta, se puede contar con una variedad de ofertas en el mercado para obtener esta materia prima y generar el proceso del termoplástico, consiguiendo así la fabricación del bioplástico. También se puede tomar desde el inicio de la cadena de producción y buscar la materia prima desde la adquisición del tubérculo. 5.1.11. Modelo de aprovechamiento de borra de café – biotec Como concepto de diseño, la propuesta busca sustituir productos de un único uso con material bioplástico que se genera a partir de los residuos del café (borra), productos como mezcladores de bebida. La investigación se realizó en la ciudad de Valledupar, donde se encontraron en la planta de la empresa Café Don Valle, los desperdicios que se producen en medio de la fabricación de un café tostado; a partir de esto, se genera una propuesta de valor, que consta de utilizar este residuo 34 y mezclarlo con PLA de maíz, para producir desechables como mezcladores y set de cubiertos, los cueles son productos de un solo uso para la compañía evaluada. Adicional, tienen una propuesta de expansión con los productos fabricados, donde validando el segmento de mercado de este tipo de productos, se puede llegar a cliente como lo son hoteles, almacenes de cadena, cafeterías, coctelerías, entre otros. Con un modelo de negocio enfocado a la economía circular, para incentivar a los posibles consumidores para tener en cuenta la propuesta de valor. Se realiza una estimación a alto nivel de los costos actuales de fabricación y distribución de los productos fabricados y algunos aspectos financieros y administrativos adicionales, adicional una descripción detallada de cómo se producen las materias primas que se requieren para la fabricación de estos productos. 5.2. Marco Conceptual – Glosario • Ecosistema: “es un sistema que está formado por un conjunto de organismos, el medio ambiente físico en el que viven (hábitat) y las relaciones tanto bióticas como abióticas que se establecen entre ellos” (Concepto, 2011). • Nano plástico: “son formas microscópicas de productos plásticos de tamaño inferior a 5 mm que derivan, en parte, de la fragmentación de los macro plásticos, y que por su difícil degradación permanecen en el medio ambiente durante décadas, y especialmente en el medio acuático” (Elika, 2021). • Bioplástico: “son un tipo de plásticos que se caracterizan por estar fabricados a partir de materiales orgánicos, que, en consecuencia, son biodegradables” (Arriols, 2018). • PHA: “son biopoliésteres con propiedades mecánicas similares a plásticos convencionales como el polipropileno (PP) o el PE, pero son de origen renovable, https://concepto.de/sistema/ https://concepto.de/medio-ambiente/ https://concepto.de/medio-ambiente/ https://concepto.de/habitat-y-nicho-ecologico/ 35 biodegradables y biocompatibles, por lo que tienen aplicaciones como bioplásticos” (Prieto, 2019) • Recursos amiláceos: “Son los recursos que contienen almidón” (BioDic, 2017) • Poliéster lineal: son productos de condensación resultantes de la esterificación de ácidos dicarboxílicos saturados con alcoholes disfuncionales. Las macromoléculas formadas son lineales, no reticuladas, y en consecuencia tienen las propiedades características de los termoplásticos. • Concienciaambiental: se define como la filosofía, movimiento social, de una persona, grupo, organización; en relación con la preocupación y protección del medio ambiente; se fundamenta en valores ecológicos que determinan una conducta ecológica positiva. 5.3. Marco Legal (normatividad) Tabla 2 Normatividad TITULO NORMATIVIDAD DESCRIPCIÓN Constitución política de Colombia 1991 • Artículo 8 • Artículo 79 • Artículo 80 Indica que el estado protegerá la diversidad e integridad del ambiente, conservarán las áreas de especial importancia ecológica, fomentara la educación para lograr estos fines, planificar el manejo y aprovechamiento de los recursos naturales para un desarrollo sostenible asegurado, su conservación, restauración o sustitución. Es obligación de todas las personas velar por la conservación de un ambiente sano y proteger los recursos naturales del país. Reglamento técnico sobre los requisitos sanitarios • Resolución 683 de 2012 Se expiden requisitos sanitarios que deben cumplir los materiales, objetos, envases y equipamiento, destinados a entrar en contacto con alimentos y 36 • Resolución 4143 de 2012 bebidas para el consumo humano (El Ministerio de Salud y Protección Social). Plástico de un solo uso • Ley 2232 de 2022 Donde se establecen las medidas en la reducción gradual de la producción y consumo de productos plásticos de un solo uso; con esta media se busca reducir gradualmente el consumo de plásticos que solo se utilizan una sola vez y se busca buscar diferentes alternativas que se ajusten a las necesidades, pero sin afectar el medio ambiente (Ley 2232, 2022). 37 6. Metodología 6.1. Tipo de investigación El proyecto aborda la recopilación de investigación y/o estudios que se hayan realizado en el territorio Nacional Colombiano, con el fin de tener una postura histórica de la trayectoria que ha tenido la investigación científica, modelos de oportunidades de promoción y noticias de casos de éxito de bioplástico; dando pie para las bases de próximos estudios relacionados y profundizados en Colombia. Se busca evidenciar artículos científicos, que soporten la implementación de los bioplásticos, adicional se busca relacionar estudios demográficos que asocien la producción de bioplásticos, la industria a la cual se impactaría y como la beneficiaria. Mostrar el bioplástico desde su composición, sus investigaciones científicas que soporten el uso y comercialización de este, y estudios de alto nivel sobre la correlación entre las industrias a impactar y la demografía nacional. Con el fin de incentivar a la industria Colombia para la fabricación y utilización de este Bioplástico, el cual dará cumplimiento a una de las problemáticas actuales sobre el calentamiento global. 6.2. Enfoque del proyecto El proyecto se realizará con un enfoque cualitativo, que utilizará la recolección y análisis de los datos para dar bases a nuevas investigaciones con un análisis sistemático de literatura, que compilará la información sobre el bioplástico PHA en Colombia. Dado que la economía se encuentra un fenómeno sobre suplir las necesidades del cliente, teniendo en cuenta las problemáticas ambientales y las alteraciones por el consumo del plástico PET partiendo del impacto colombiano, y como afecta este a nivel mundial; el aporte 38 significativo es ofrecer un análisis sistemático de las investigaciones de una alternativa más Ecosostenible, las oportunidades que ofrece el desarrollo de la transformación de un impacto menor al ecosistema. Por tanto, el proyecto evalúa en su problema general la situación actual de la problemática ambiental, y los impactos que genera el plástico PET en esta; adicional, se aborda la situación de la misma problemática enfocada en Colombia; con el fin de, incentivar a reducir el daño ecológico y huella ambiental. 6.3. Metodología Figura 2 Línea investigación Nota: Fuente propia 39 6.4. Técnicas para la recolección de información Tabla 3 Recolección de información. Objetivo especifico Descripción de las técnicas Actividades para su implementación Caracterizar la industria del bioplásticos de alimentos en Bogotá, Colombia. ✓ Escoger las Bases de datos de la Universidad Scopus y/o Science direct. ✓ Repositorios de universidades nacionales e internacionales Se realizará una búsqueda en las bases de datos a partir de palabras claves que aporten a la recolección de información: - Bioplastic - Bioplasticos en colombia - investigaciones de bioplásticos - Plásticos de un solo uso Determinar desarrollo, uso y adaptación de bioplásticos en la industria de alimentos en Bogotá, Colombia. ✓ Escoger las Bases de datos de la universidad Scopus y/o Science direct con que vamos a trabajar. ✓ Repositorios de universidades nacionales e internacionales con que vamos a trabajar Se reunirá la información especificada recolectada por cada base de datos que dispone la universidad y repositorios de universidades Definir perspectiva futura del bioplásticos de ✓ Recolectar de la Búsqueda realizada en las bases de datos y Se organiza la información recolectada dando los resultados de la investigación realizada 40 alimentos en Bogotá, Colombia. repositorios de universidades frente a las mejoras en la implementación del Bioplástico Nota: Fuente propia 41 7. Recursos y Presupuesto 7.1. Recursos físicos Requerimos de 3 computadores, para poder investigar todo respecto al tema del bioplástico, utilizando las bases de datos de la universidad y otros motores de búsqueda, para poder obtener la información necesaria y así complementar el presente documento, teniendo en cuenta también el uso de algunos servicios públicos como el internet y la energía eléctrica. Tabla 4 Cronograma y cantidad de recursos Mes Marzo Abril Mayo Septiembre Octubre Noviembre Diciembre 1. Recursos para análisis sistémico Fuentes bibliográficas 2 2 2 2 2 2 2 2. Equipos de apoyo Computadores 3 3 3 3 3 3 3 3. Materiales y suministros 1 1 1 1 1 1 1 4. Visitas realizadas 0 0 0 0 0 0 0 Tabla 5 Recursos humano e institucional Nombre Cargo Materia Juan Felipe Aragón Jefe de programa Ingeniería Industrial N/A Paola Acevedo Profesora Metodología de la Investigación Aplicada a la Modalidad de Grado 42 Luis Abraham Becerra Arias Profesor Construcción del trabajo de grado Luis Enrique Gutiérrez Profesor Prácticas empresariales aplicadas al trabajo de grado Ingrid Katherine Cepeda Hernández Profesora Asesora proyecto de grado Ricardo Ignacio Pereira Profesor Asesor proyecto de grado 7.2. Recursos Financieros Para llevar a cabo la investigación sistemática de literatura no se requirió de algún medio económico ya que se necesitaba del uso de bases de datos, acceso a investigaciones e información relevante como trabajos o tesis de grados para el apoyo a la información que ya poseíamos, razón por la cual se emplearon los recursos que ya se tenían a nuestra disposición. 43 8. Cronograma Tabla 6 Matriz de responsabilidad Objetivos Actividades Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Enero Caracterizar la industria del bioplásticos de alimentos en Bogotá, Colombia. Búsqueda mediante el uso de plataformas de scopus y Science direct que nos brinda la universidad X X Determinar desarrollo, uso y adaptación de bioplásticos en la industria de alimentos en Bogotá, Colombia. Búsqueda mediante el uso de plataformas de scopus y Science direct que nos brinda la universidad X X Definir perspectiva futura del bioplásticos de alimentos en Bogotá, Colombia. Con los documentos encontrados en las plataformas, evidenciamos cadauna de las formas en las que puede ser utilizado el bioplástico X X Validar formas de adaptabilidad del bioplástico X X Nota: Fuente propia 44 9. Resultados Los bioplásticos son productos plásticos creados a partir de fuentes biológicas, como aceites vegetales, grasas animales, desechos de alimentos y biorresiduos. En los últimos años, la producción de bioplásticos se ha incrementado. En respuesta, varios países han comenzado a implementar estándares y regulaciones de la industria para ayudar a respaldar el crecimiento de sus industrias de bioplásticos. Colombia es un país que ha tomado la iniciativa en la implementación de regulaciones y estándares para la industria de bioplásticos. Bogotá alberga actualmente una de las industrias de bioplásticos más grandes de Colombia. En 2015, Colombia implementó un programa nacional para fomentar la producción y el uso de bioplásticos. En este programa, el gobierno definió estándares para los bioplásticos e identificó las principales barreras para su desarrollo. También identificaron industrias, instituciones de investigación y empresas privadas que podrían contribuir al desarrollo de una industria nacional de bioplásticos. Desde entonces, la ciudad de Bogotá se ha convertido en un centro de producción de bioplásticos alimentarios en Colombia. La primera fábrica de bioplásticos para alimentos del país se estableció en Bogotá en 2017. La fábrica ECOBIOPLAST S.A.S. procesa los desechos de alimentos en gránulos de bioplásticos de grado comercial. El gobierno ha expresado interés en ayudar a establecer más fábricas de bioplásticos alimentarios en todo el país. Para promover el crecimiento de la industria de bioplásticos alimentarios en Bogotá, Colombia, el gobierno introdujo varios incentivos. Un incentivo era proporcionar terrenos y espacios para construir a un precio reducido o gratis a las nuevas fábricas; además, dieron incentivos fiscales para incentivar la creación de nuevas fábricas. También ofrecieron préstamos a bajo interés a través del banco nacional de desarrollo para ayudar a financiar nuevas fábricas; todo esto con el fin de alentar a los productores y consumidores a usar estos nuevos productos, el gobierno creó un estándar 45 nacional para certificar tanto a los productores como a los consumidores de productos bioplásticos alimentarios. A partir de los bioplásticos se crean subproductos mediante un proceso llamado pirólisis. El pirólisis utiliza altas temperaturas para descomponer el material orgánico en productos utilizables como el bio-aceite y el bio-carbón. Los productores de residuos de alimentos utilizan bio-carbón para mejorar la calidad del suelo y producir cultivos alimentarios. El bio-aceite se puede utilizar como combustible alternativo sostenible para vehículos. El pirólisis permite a las fábricas convertir los desechos de alimentos desechados y los bioplásticos en productos utilizables. El único inconveniente de usar el pirólisis para crear subproductos es que requiere mucha energía que puede ser costosa, porque utiliza equipos de alta temperatura y potencia de vapor; como resultado, esto limita el crecimiento de la industria en Bogotá debido a las limitaciones de espacio para la generación de energía renovable dentro o en los límites de la ciudad. Para superar este obstáculo, se están explorando otras opciones, como producir biocombustibles a partir de desechos orgánicos. Adicional se puede dar como segundo uso el bioplástico para ser utilizado en los hogares y desde los hogares. En primer lugar, puede separar los residuos alimentarios de los residuos domésticos no alimentarios, como los envases de papel o plástico; luego, puede entregar sus desechos de alimentos directamente a su fábrica local en lugar de enviarlos a un vertedero o compostarlos usted mismo. Finalmente, puede esparcir compost en su jardín o macetas utilizando compost producido por fábricas o granjas cercanas. Al seguir estos pasos, puede contribuir a hacer que su área local sea más sostenible a través de su industria de bioplásticos sin hacer ningún esfuerzo adicional de su parte. 46 Bogotá tiene una amplia gama de recursos naturales que actualmente están subutilizados en su industria de bioplásticos alimentarios. Estos incluyen residuos de procesamiento de caña de azúcar y bambú, los cuales están disponibles en grandes cantidades en el campo de Colombia. Además, Colombia tiene acceso a varios otros recursos que podrían contribuir significativamente a su industria de bioplásticos alimentarios, como la soja y los subproductos a base de maíz, además de la papa y otros materiales orgánicos. Habiendo dicho lo anterior, se tiene que la industria Bogotana de Bioplásticos es diversa y se caracteriza por el potencial de producción que se tiene debido a la ubicación estratégica de la ciudad y su población que supera los 3 millones de personas, así como de productores, centros de abasto y demás sujetos que pueden sentar las bases para una cadena de producción constante. 9.1. Caracterización de la industria del bioplásticos de alimentos en Bogotá, Colombia Los biopolímeros provienen de diferentes fuentes y estas fuentes determinan su clasificación. De este modo, se pueden encontrar en el mercado los polímeros de celulosa y almidón producidos naturalmente, los polihidroxialcanoatos (PHA) producidos por microbios y los polímeros provenientes del aceite vegetal. Así mismo, hay otras fuentes, pero las anteriores son las principales y, en la mayoría de ellos, los materiales obtenidos se caracterizan por ser biodegradables, siendo este uno de los fines más apetecidos por el mercado en lo referente a empacado plástico. Partiendo de lo anterior, a continuación, se describen algunos de los procesos de fabricación y obtención de estos materiales. 9.1.1. Polímeros basados el almidón El almidón es un biopolímero versátil que se deriva de plantas como el maíz, la papa, la mandioca y el trigo. Es una fuente abundante de carbohidratos y se utiliza en muchas 47 aplicaciones. Los biopolímeros a base de almidón son un excelente sustituto de los plásticos a base de petróleo de un solo uso debido a su potencial para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y los desechos plásticos. Los compuestos termoplásticos de almidón se han estudiado ampliamente en los últimos años y se ha descubierto que son una alternativa viable a los plásticos a base de petróleo. El almidón de maíz es el cultivo más ampliamente producido para la producción de almidón, representando el 80% de la producción mundial total de almidón. Sin embargo, tiene algunos inconvenientes, como una alta sensibilidad al agua y un comportamiento mecánico deficiente. Es por ello por lo que en su producción se usan algunos plastificantes, como el glicerol, el sorbitol, el acetato de 1-etil-3-metilimidazolio y el trietilenglicol que se agregan al almidón de maíz para mejorar sus propiedades. Estos plastificantes modifican el comportamiento del almidón al reducir los enlaces de hidrógeno internos y aumentar el volumen libre. Por otro lado, también se tiene el almidón de palma de azúcar, el cual también se usa ampliamente en compuestos termoplásticos, y la adición de glicerol, un plastificante, produce un bio-compuesto con alta dureza y elasticidad cuando se calienta. La eficacia de los plastificantes depende de la similitud del polímero utilizado, y el valor de tracción más alto se logra cuando un bio-compuesto de almidón de maíz reforzado con fibra de caña de azúcar acetilada contiene 24- 28 % de glicerol y 10-15 % de almidón de maíz. En última instancia, los compuestos termoplásticos de almidón son una mejor alternativa a la mezcla de almidón con otros biopolímeros, ya que abordan las preocupaciones ambientales y promueven la sostenibilidad. 48 9.1.2. Polímeros basados en lacelulosa La celulosa es un recurso natural abundante que se ha utilizado durante siglos para producir una variedad de materiales. En las últimas décadas, se ha utilizado para fabricar una amplia gama de polímeros. Los polímeros a base de celulosa, también conocidos como compuestos a base de celulosa, se producen mediante la modificación química de la celulosa que, inicialmente, es convertida en una forma regenerada por derivatización sin despolimerización, a través del proceso de viscosa para la producción de celofán y rayón. Luego, la celulosa se puede despolimerizar catalíticamente a la forma de glucosa monomérica, que es el material de partida para la producción de una variedad de monómeros por conversión catalítica o biotecnológica. Estos monómeros se pueden utilizar para sintetizar numerosos materiales biopolímeros, como ácido poli láctico (PLA), poliésteres y polipropileno (PP). Los materiales poliméricos basados en celulosa se han utilizado en numerosos campos desde hace mucho tiempo, y su uso como matrices da como resultados materiales bio- poliméricos multifuncionales que tienen aplicaciones biotecnológicas avanzadas. El uso de la celulosa originalmente dependía de la primera y segunda ruta para dar materiales poliméricos celulósicos basados en fibras de celulosa, derivados de celulosa y monómeros derivados de celulosa. Los métodos Cuoxam y lyocell también se utilizaron en lugar de la derivatización para sintetizar productos poliméricos de celulosa. Los avances recientes en biotecnología han permitido la producción de biopolímeros prometedores a partir de diferentes formas celulósicas y se han logrado avances significativos, especialmente en términos de costo, compatibilidad, características y rendimiento de dichos materiales poliméricos. Los polímeros a base de celulosa brindan alternativas a los polímeros a base de aceite en numerosos campos, también son el origen de varios tipos de biopolímeros 49 sostenibles y materiales biopoliméricos funcionales, incluidos polímeros clásicos, análogos y novedosos. Además, las formas celulósicas, incluidas las fibras naturales, la nano celulosa o los derivados de la celulosa, proporcionan varios tipos de materiales poliméricos prometedores, y su incorporación en los materiales poliméricos compuestos como relleno mejora las propiedades del compuesto. 9.1.3. Polímeros provenientes de aceites vegetales Los aceites vegetales se están convirtiendo en recursos renovables cada vez más atractivos para la producción de polímeros, debido a su bajo costo, fácil disponibilidad y versatilidad. Los triglicéridos, los componentes principales de los aceites vegetales, son una materia prima alternativa abundante, renovable y ampliamente investigada para materiales poliméricos. Los esfuerzos de investigación se han dedicado a desarrollar tecnologías innovadoras para transformar estos recursos naturales en nuevos monómeros y polímeros. Los monómeros como el dióxido de carbono, los terpenos, los aceites vegetales y los carbohidratos se pueden utilizar como materia prima para producir elastómeros, plásticos, hidrogeles, electrónica flexible, resinas, polímeros de ingeniería y compuestos. Además, se han incorporado rellenos y fibras en estas matrices de polímeros de base biológica para mejorar sus propiedades físicas y termo mecánicas. En algunos casos, estos materiales tienen propiedades comparables a sus análogos a base de petróleo y se han utilizado como reemplazos, brindando posibles soluciones a problemas ambientales y energéticos. Además, se ha desarrollado una nueva ruta prometedora para el desarrollo de una variedad de polímeros de base biológica que contienen azufre mediante la copolimerización de monómeros renovables con azufre elemental. Estos polímeros de base biológica que contienen azufre a través 50 de la vulcanización inversa de azufre con una variedad de aceites vegetales se han revisado y se ha explorado su uso en la fabricación de materiales compuestos. Toda esta investigación y desarrollo ha permitido la producción de productos industriales competitivos con propiedades comparables a los polímeros petroquímicos convencionales. 9.1.4. Polímeros basados en el ácido láctico Los polímeros a base de ácido láctico son una parte importante del mundo moderno y encuentran aplicación en todo, desde envases de alimentos hasta productos médicos y biomédicos. Su síntesis implica la fermentación anaeróbica de productos agrícolas, como trigo, patatas, remolacha azucarera, melaza de maíz y caña de azúcar, para crear ácido láctico. Las bacterias del ácido láctico (LAB) tales como Lactobacillus casei, Lactococcus lactis Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus (Lactobacillus bulgaricus), Lactobacillus helveticus, Streptococcus salivarius subsp. Thermophilus luego se utilizan para convertir el almidón y los azúcares en ácido láctico. Este ácido láctico luego se polimeriza con otros monómeros para crear ácido poliláctico (PLA), tereftalato de polietileno (PET), polietilenglicol (PEG) y polipropilenglicol (PPG). El PLA se utiliza en una variedad de aplicaciones, incluidos los campos médicos y biomédicos, la automoción, la construcción, el envasado de alimentos, la agricultura y la producción de artículos de un solo uso. También se discuten los efectos de los catalizadores usados y las condiciones de polimerización en los pesos moleculares preparados de PLA. El ácido tríflico y el ácido metiltrifluorometanosulfónico pueden inducir eficazmente la polimerización de lactida, mientras que los compuestos de Sn como el Sn(octanoato)2 y el SnO se utilizan como catalizadores en la "síntesis de lactida en dos pasos". 51 Los óxidos de plomo y los metales de tierras raras se están estudiando como catalizadores para proporcionar una mejor resistencia al agua y minimizar la racemización. La polimerización también se realiza a temperaturas más altas para mejorar la eliminación de agua y reducir los tiempos de reacción. Además, la adición de catalizadores ácidos, como el ácido bórico o sulfúrico, acelera la esterificación. Está claro que los polímeros a base de ácido láctico son una parte importante del mundo moderno, y se están haciendo muchos esfuerzos para desarrollarlos y refinarlos. 9.3. Industria de los biopolímeros en Bogotá Se conoce que la dependencia al uso del plástico es enorme, por este motivo se busca reemplazar el plástico en general, en Bogotá actualmente se está desarrollando la industria basada en bolsas plásticas debido a que nació de la necesidad de utilizarlas como empaque, recipientes para disposición final de residuos, cargar o transportar alimentos y/o cualquier tipo de materiales u objetos. Debido al alto consumo de las bolsas, La ley 1819 de2016 por medio de la cual se adopta la reforma tributaria estructural, establece el impuesto nacional al consumo de bolsas plásticas, su finalidad es desincentivar el consumo de bolsas plásticas, en procura de la protección del medio ambiente, este impuesto se genera al entregar cualquier bolsa plástica sea cargar o llevar productos vendidos por el establecimiento comercial que la entregue (Instituto Nacional de Contadores Públicos, Carolina Moncayo, 2017). En Colombia, se está trabajando para solucionar este problema. Una forma en que lo están haciendo es mediante la creación de nuevos materiales biodegradables que reemplazan las bolsas de plástico y tienen en cuenta todo el ciclo de vida de un producto desde su creación hasta 52 su disposición en el basurero. Una forma para lograr este objetivo ha sido mediante el desarrollo de nuevas tecnologías y productos basados en biopolímeros a base de almidón, y posterior a su creación le seguiría la comercialización, exportación e industrialización en otros países del mundo. A pesar de esto, no existe en Colombia una política nacional
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