IDTechEx Discusses Growing Materials of the Future
Oct 04, 2022
IDTechEx habla de los materiales del futuro en crecimiento
La comida para llevar en cajas fermentadas a partir de bacterias, el ketchup exprimido a partir de algas, los vertidos de petróleo limpiados con aerogeles derivados de la pulpa de madera... estas aparentes tecnologías del futuro ya están siendo comercializadas por empresas emergentes de bioplásticos. La transición para salir del mundo del plástico fósil ya ha comenzado y se están cultivando los materiales del futuro. A medida que se van implantando las prohibiciones de los plásticos de un solo uso en todo el mundo, las empresas buscan materiales que puedan sustituir a estos plásticos con un compromiso mínimo de calidad y rendimiento. Buscan un material que no sólo actúe como un plástico, sino que, fundamentalmente, proceda de una fuente renovable y, tras su uso, pueda descomponerse de forma sostenible. Eso ha llevado a muchos a buscar soluciones en el mundo natural, la biología que ya ha desarrollado polímeros que son a la vez renovables y biodegradables. Hoy en día, hay muchas empresas emergentes de polímeros naturales que están irrumpiendo en la industria y, a continuación, IDTechEx explora tres prometedores materiales de origen natural.
En primer lugar, el polímero más abundante en la naturaleza: la celulosa. La celulosa es el polímero que compone la fibra de todas las plantas y que ya se utiliza, desde el papel hasta los textiles. Una nueva clase de celulosa llamada nanocelulosa, fibras diminutas a escala micro y nano, ha sido investigada por sus excepcionales propiedades materiales y ahora ha empezado a comercializarse. Estas diminutas fibras son tan pequeñas que crean una enorme superficie, lo que hace que el material forme una tupida red de fibras que proporciona una rigidez comparable a la del Kevlar, así como excelentes propiedades de barrera contra los gases. Estas propiedades hacen que la nanocelulosa sea útil en aplicaciones importantes como los envases y los revestimientos. El material también puede utilizarse para estabilizar emulsiones en aplicaciones personales y cosméticas. Quizá la aplicación más emocionante sea la capacidad de la nanocelulosa de ser aerogeles con propiedades de absorción superiores, y se ha sugerido que podrían limpiar los vertidos de petróleo como superesponjas del futuro. Lo más importante es que el material es barato de fabricar. Los árboles son abundantes, y eso hace que la nanocelulosa sea un sustituto adecuado de muchos plásticos de origen fósil actuales.
Pero la nanocelulosa tiene una gran limitación: debido a la gran superficie de las fibras, a la nanocelulosa seca le gusta aglutinarse y resulta casi imposible descomponerla. Así que el material se transporta disperso en agua como un gel o pasta, y eso significa transportar toneladas de peso de agua, una pesadilla para el coste de la logística. Para remediar este problema, algunos productores están desarrollando técnicas para fabricar el material en forma de polvo seco, recubriéndolo para evitar que se agrupe. IDTechEx analiza las aplicaciones y tecnologías de la nanocelulosa y compara las distintas formas de ésta en su reciente informe "Bioplásticos 2023-2033: tecnología, mercado, actores y pronósticos".
Uno de los polímeros naturales a los que más atención y desarrollo se presta actualmente son los polihidroxialcanoatos (PHA). Los PHAs son una familia de materiales que se producen por una variedad de microorganismos a través de la fermentación. Estos materiales se describieron hace más de un siglo, pero sólo en los últimos años ha sido posible producirlos a escala comercial. Las propiedades del material van de amorfas a duras y quebradizas, dependiendo de la longitud de la cadena del PHA, ya sea larga o corta. Los fabricantes de compuestos pueden mezclar diferentes PHA junto con otros aditivos para crear un espectro de materiales que otorgan a los PHA una increíble versatilidad. En el futuro se podría fermentar el material para nuestros envases, utensilios, incluso gafas de sol, ¡y filamentos de impresión 3D! Hay varios proyectos en los que participan empresas multinacionales como Pepsico, Nestlé, Nike y Mars, que están explorando los innumerables usos de estos materiales.
La producción de PHAs era cara hace años. En 2003, el coste de los PHA alcanzaba los 20 dólares por kilo, debido a la naturaleza de la producción por lotes y a la necesidad de romper las células para extraer y purificar el material. Pero desde entonces, este coste ha descendido a un ritmo increíble a medida que crece la capacidad de producción. Hoy en día, los PHA pueden costar menos de 3 dólares por kg. Los avances técnicos siguen reduciendo los costes y mejorando la sostenibilidad de las técnicas de procesamiento; sin embargo, la industria se enfrenta a algunos problemas. Los PHAs son un material sensible, tienen una baja temperatura de fusión y son susceptibles a la fuerza de cizallamiento, esto es algo para lo que los fabricantes de compuestos necesitan adaptar su tecnología. Los productores están abordando otros retos técnicos para que los PHA sean más competitivos en cuanto a costes y para mejorar la calidad del producto. Pero el mayor problema para el mercado europeo, en particular, es que los legisladores de la UE no clasifican los PHA como material natural y, como tal, no están exentos de la prohibición de los plásticos de un solo uso, lo que impide el uso de materiales biodegradables y renovables en este tipo de aplicaciones tan adecuadas. En general, la industria de los PHA ha pasado de estar en fase embrionaria a estar en fase de crecimiento; IDTechEx informa sobre las actividades de la industria y las tecnologías que impulsan el crecimiento del mercado de los PHA en su informe "Bioplásticos 2023-2033: tecnología, mercado, actores y pronósticos".
Las algas marinas como alternativa a los envases de plástico han ido ganando adeptos como alternativa a los plásticos de origen fósil. El material de las algas marinas para los envases tiene varias ventajas. En primer lugar, el material es una fuente renovable que no compite por las tierras de cultivo ni requiere el uso de fertilizantes. Además, las algas no sólo son seguras para los alimentos, sino que también tienen propiedades antioxidantes y antimicrobianas, lo que las convierte en un firme candidato para el envasado de alimentos. Varios estudios de prueba de concepto han demostrado que las películas a base de algas son capaces de prolongar la vida útil de los alimentos al reducir la permeabilidad al vapor de agua y limitar la actividad microbiana. Las empresas se han asociado con propietarios de marcas como Heinz y JustEat para fabricar bolsitas de condimentos y recubrimientos de cajas de papel a base de algas. Sin embargo, el mercado del material de algas es todavía muy incipiente, con pocos actores y muy poca capacidad, lo que hace que los precios sigan siendo altos en comparación con los plásticos tradicionales. Esto puede remediarse con modelos de negocio como la concesión de licencias para la producción de envases de algas con soluciones llave en mano directamente en el restaurante o la tienda.
Estos materiales naturales podrían desplazar en el futuro a los plásticos de origen fósil en aplicaciones importantes como los envases y los artículos de un solo uso. Aunque todavía están lejos de producir capacidades comerciales, su crecimiento en los próximos años podría ser meteórico. El reciente informe de IDTechEx "Bioplásticos 2023-2033: tecnología, mercado, actores y pronósticos" incluye un análisis detallado de cómo estos materiales naturales están irrumpiendo en el mundo de los plásticos, junto con los materiales sintéticos de base biológica. Hace un seguimiento de la enorme actividad de la industria y analiza las tendencias y los retos que rodean a los bioplásticos, considerándolos en una completa previsión a 10 años. Para saber más sobre las perspectivas de nuestro mundo de los bioplásticos, visite www.IDTechEx.com/Bioplastics.
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