Tecnología TDPA™ de EPI

Hace Cerca de 20 años, los expertos de EPI Environmental Products Inc. (Productos Ambientales Incorporados) desarrollo materiales (Total Degradable Plastic Additives: TDPA™) y procesos para controlar el tiempo de vida de resinas convencionales: polietilenos, polipropilenos y poliestirenos [HIPS & PS Foam]. Los productos plásticos hechos utilizando resinas convencionales a los cuales TDPA™ de EPI ha sido añadido retienen todas las ventajas de los productos convencionales, pero también cumplen con la característica adicional requerida de degradación rápida después de su uso y desecho, a través de mecanismos naturales y sin consecuencias no deseadas para el ambiente. Existe una simple explicación de cómo esto trabaja.

Se ha sabido desde hace algún tiempo que los hidrocarbonos como las poliolefinas se degradan lentamente por un proceso llamado degradación por oxidación (ref. 1 & 2) – una secuencia de reacciones de radicales libres en donde el oxígeno de la atmósfera se combina con el carbono y el hidrogeno en las moléculas plásticas, con un numero de consecuencias inevitables

El tamaño de las moléculas de los polímeros se reduce, y el oxígeno se adhiere a los fragmentos moleculares;
hay una pérdida de las propiedades mecánicas incluyendo fuerza, elongación y flexibilidad;
los cambios del plástico pasan de ser repelentes al agua (hidrofòbicos) a hidrofìlicos
las partículas plásticas se desintegran.

A pesar de que las poliolefinas no se biodegradan debido a que sus moléculas son muy grandes y son hidrofòbicas, sus mucho mas pequeños productos de la oxidación hidrofìlica lo hacen (ref. 3, 4, 5 & 6). A través de muchos años, las poliolefinas ordinarias pueden pasar por este proceso de dos etapas: oxidación seguida de biodegradación de los productos de la oxidación. Esto es análogo a la bioasimilaciòn lenta de materiales que ocurre naturalmente, por ejemplo con polímeros como hojas, paja y hule natural.

Mientras que la lenta oxidación/biodegradación de las poliolefinas es útil a largo plazo, es necesario acelerar este proceso de dos etapas drásticamente con el objeto de hacerlo útil y práctico en el manejo de la acumulación de productos plásticos desechados. Sin embargo, es esencial retener las propiedades útiles de las poliolefinas mientras se añade la característica de oxidación rápida seguida de biodegradación – pero no hasta que la vida útil del plástico se termine. Por ejemplo, las poliolefinas son hidrofòbicas y por lo tanto no son biodegradables. Es importante para mantener los alimentos perecederos sin que se arruinen en bolsas plásticas, o empaques de alimentos mientras se transportan o se exhiben en el anaquel. Mas aun, mientras es relativamente fácil hacer que las poliolefinas se degraden más rápido que lo normal, no es esto lo que se busca. Se debe conservar su procesabilidad, vida de anaquel y vida útil. La degradación rápida no debe iniciarse hasta que el material ha sido utilizado, preferiblemente varias veces, y finalmente desechado. La vida de anaquel y de servicio puede ser tan corta como unos pocos meses (por ejemplo empaque de alimentos) o de varios años (por ejemplo: mulch film para la agricultura)

La tecnología de tiempo de vida controlado desarrollada por EPI para las poliolefinas trabaja en la siguiente forma: Las propiedades de las formulaciones TDPA contienen compuestos de ácidos grasos de metales de transición específicos (hierro es un ejemplo de un metal de transición) como ingrediente activo primario. Estos actúan como catalizador en la aceleración de las reacciones normales de la degradación por oxidación con el proceso total aumentado por varias ordenes de magnitud (factores de 10) (Se debe hacer notar que catalizador de diferentes clases se encuentran en toda la naturaleza; otros son utilizados comúnmente en la industria. Por definición, toma únicamente una pequeña cantidad de catalizador para hacer lo que se requiere y el catalizador no es consumido en la reacción) Los productos de la degradación oxidativa catalizada de las polieolefinas son precisamente las mismas que las poliolefinas convencionales, debido a que, aparte de una pequeña cantidad de TDPA™ presente, los plásticos son poliolefinas convencionales. Muchos hidrocarbonos comercialmente utilizados (por ejemplo aceites de cocina, poliolefinas, muchos otros plásticos) contienen pequeñas cantidades de aditivos llamados antioxidantes para prevenir la degradación por oxidación durante su uso y almacenamiento. Los antioxidantes funcionan por medio de la “desactivación” de radicales libres que causan la degradación. El tiempo de vida (vida de anaquel y vida de uso) esta controlado por el nivel de antioxidantes y la tasa de degradación después de ser desechado el empaque es controlado por la cantidad y naturaleza del catalizador TDPA™.

Este último es el producto de EPI en forma de una fina dispersión en una matriz polimérica que será añadida por el convertidor a la resina poliolefinica convencional al porcentaje recomendado por EPI (generalmente en un rango del 2-10%) dependiendo de la aplicación y desempeño específicos requeridos.

Referencias

N.C. Billingham and P.D. Calvert in Degradation and Stabilization of Polyolefins, N.S. Allen (ed) London, Applied Science pp.1.28, 1983.
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R. Arnaud, P. Dabin, J. Lemaire, S. Al-Malaika, S. Choban, M. Coker, G. Scott, A. Fauve and A. Maarooufi, “Photoxxidation and biodegradation of commercial photodegradable plyethylenes,” Polymer Degradation and Stability, 46, pp. 211-224, 1994.
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