Polimeros Degradables

IT

6

OBSERVATORIO DEL PLÁSTICO
Informe Técnico nº 6
http://www.observatorioplastico.com

POLÍMEROS BIODEGRADBLES.
INFORME DE VIGILANCIA TECNOLÓGICA
(2005-2008)

INFORME TÉCNICO Nº 6

POLÍMEROS BIODEGRADBLES.
INFORME DE VIGILANCIA TECNOLÓGICA
(2005-2008)

© AIMPLAS Instituto Tecnológico del Plástico.
Mayo 2008

Autor: Álvaro Estrada Luna

AIMPLAS. Departamento de Información Técnica

Editado por:
AIMPLAS Instituto Tecnológico del Plástico
València Parc Tecnològic. C/Gustave Eiffel, 4
46980 Paterna (Valencia) ESPAÑA

Publicado en: Observatorio del Plástico
(www.observatorioplastico.com)

© Prohibida su reproducción total o parcial

© AIMPLAS Instituto Tecnológico del Plástico (www.aimplas.es), 2008 2

PRESENTACIÓN

El presente informe técnico es uno de los productos de información ofrecidos por
AIMPLAS Instituto Tecnológico del Plástico, a través del Observatorio del Plástico
(www.observatorioplastico.com).

El objetivo de estos informes es dar a conocer de una forma clara y rápida una
tecnología emergente (maquinaria, proceso, materia prima, aplicación, etc.) que
suponga ante todo una oportunidad de negocio para nuestro sector.

La forma de selección de los temas de estos informes viene determinada tanto por
la propia información recopilada desde el Observatorio como desde las líneas de
trabajo más avanzadas llevadas a cabo desde los grupos de investigación de
AIMPLAS.

El presente documento, sólo pretende ser un escueto resumen de la tecnología
propuesta, ya que sobre esta misma materia, podrá ampliar información en el ya
mencionado Observatorio del Plástico.

Si lo desea, a través del Departamento de Información Técnica de AIMPLAS
(dit@aimplas.es), puede realizar consultas más precisas y solicitar tanto un estado
del arte o informe personalizado como suscribirse al Boletín de Vigilancia
Tecnológica sobre Polímeros Biodegradables.

La implantación de una nueva tecnología requiere de la realización de un cuidadoso
plan de negocio que defina los mejores mercados y productos a los que dirigir
nuestro esfuerzo tecnológico e inversor. Este informe quiere ser un revulsivo para
provocar ese cambio tecnológico en nuestra industria, siempre con el apoyo de
AIMPLAS como centro tecnológico especializado en la materia.

Los usuarios registrados disponen de la versión electrónica de este documento en la
web del Observatorio del Plástico.

La información contenida en este informe ha sido actualizada con fecha: mayo
2008.

Departamento de Información Técnica (DIT)


Índice de contenidos

INTRODUCCIÓN..................................................................................................................................6

I.- ENTORNO ECONÓMICO............................................................................................................8

1.1 EL AUMENTO DE LA DEMANDA .....................................................................................................8
1.2 CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN ......................................................................................................9
1.3 CRECIMIENTO SEGÚN SU APLICACIÓN ......................................................................................9
1.4 OPORTUNIDADES .........................................................................................................................11
1.5 VOLUMEN DE MERCADO ..............................................................................................................13
1.6 OTROS FACTORES A CONSIDERAR ............................................................................................14
1.7 EL CRECIMIENTO DE LA TECNOLOGÍA ......................................................................................15
1.8 ALIANZAS EMPRESARIALES .......................................................................................................16
1.9 EMPRESAS CON PRESENCIA SIGNIFICATIVA EN EL MERCADO ............................................16
1.10 CONCLUSIONES ANÁLISIS ECONÓMICO................................................................................18

II.- ENTORNO CIENTÍFICO ........................................................................................................19

2.1 PUBLICACIONES CIENTÍFICAS ..................................................................................................19
2.2 PATENTES ......................................................................................................................................22
2.3 PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN ...............................................................................................25
2.4 REDES TECNOLÓGICAS Y ASOCIACIONES EMPRESARIALES ................................................26
2.5 NORMAS TÉCNICAS ......................................................................................................................27
2.6 LEGISLACIÓN ................................................................................................................................28
2.7 CONCLUSIONES ANÁLISIS CIENTÍFICO ..................................................................................30

III.- CASOS DE ÉXITO...................................................................................................................31

IV.- CONCLUSIONES ......................................................................................................................35


Índice te tablas y gráficos
Pág
Tabla 1 Demanda de plásticos degradables en EE.UU 8
Crecimiento de la demanda de plásticos degradables en EE.UU
Tabla 2 9
por materia prima.
Sectores motrices plásticos biodegradables (crecimiento en
Tabla 3 10
toneladas)
Tabla 4 Precio PLA 1997-2008 (EUR/Kg) 13
Tabla 5 Mercado mundial de bioplásticos 2008-2010 (facturación) 13
Porcentaje de residuos reciclados a escala mundial (por
Tabla 6 14
material)
Número de patentes por empresa y distribución geográfica
Tabla 7 23
(1980-2007)
Tabla 8 Proyectos financiados por la UE. 25
Tabla 9 Redes Tecnológicas 26
Tabla 10 Normas técnicas referidas a plásticos biodegradables 28
Capacidad mundial de fabricación de bioplásticos (European
Gráfico I 9
Bioplastics)
Capacidad global para la producción de bioplásticos
Gráfico II 9
(Bioplastics24)
Gráfico III Media de crecimiento anual 2007-2012 10
Mercado para los polímeros biodegradables por aplicación.
Gráfico IV 11
Previsión 2010
Gráfico V Tendencia precios del barril de petróleo (precio en USD) 12

Gráfico VI Precios principales commodities 2003-2008 12
Gráfico VII Precio PLA 1997-2008 13
Gráfico VIII Bioplásticos: Evolución de la facturación 2005-2020 (Mio EUR) 14

Gráfico IX Tratamiento de residuos en la Unión Europea (2006) 15

Gráfico X Crecimiento tecnologías medioambientales 2005-2020. 15
Gráfico XI Evolución publicaciones científicas 19
Gráfico XII Número de publicaciones científicas por países 20

Gráfico XIII Comparativa por países de publicaciones científicas editadas 20
Comparativa por países de publicaciones científicas editadas.
Gráfico XIV 21
Porcentaje de crecimiento desde 1999
Crecimiento de las publicaciones científicas por año y país
Gráfico XV 21
(1998-2007).
Gráfico XVI Principales empresas por número de patentes (1980-2007). 22
Representación gráfica distribución geográfica patentes
Gráfico XVII 23
(1980-2007)
Gráfico XVIII Patentes según aplicación (1980-2007) 24


INTRODUCCIÓN
Cada año se publican miles de nuevas patentes, ponencias de congresos, artículos
técnicos, páginas web especializadas, etc. por lo que los técnicos de las empresas
no tienen tiempo para dedicar al filtrado de tanta información y se ven
desbordados. Esta situación ocasiona que las decisiones estratégicas a veces se
deben tomar con la inseguridad de no haber accedido al máximo de información
posible.

Dentro de las limitaciones de cada caso particular, la vigilancia tecnológica trata de
solventar este problema. Para ello, debe alertar sobre cualquier innovación
científica o técnica susceptible de crear oportunidades o amenazas para las
empresas, con el fin de contribuir a su supervivencia y crecimiento, y con un
objetivo último: aprovechar las oportunidades, y combatir las amenazas que
puedan presentarse.

Sin embargo, cuando la empresa ya ha detectado la tecnología de su interés,
también es función de la vigilancia tecnológica controlar su desarrollo y evolución,
para poder establecer en todo momento en qué situación industrial y en qué
condiciones competitivas se encuentra dicha tecnología.

El Departamento de Información Técnica de AIMPLAS, en su trabajo Polímeros
Biodegradables: Informe de Vigilancia Tecnológica 2005-2008, se postula como un
ejemplo de este último caso, recogiendo datos e informaciones que permitan
conocer diferentes aspectos sobre los polímeros biodegradables y valorar su
evolución en los últimos años a nivel global, principalmente desde 2005. Con este
fin, el estudio recoge las nuevas áreas de aplicación que han ido apareciendo,
describe su evolución en el mercado, detecta qué fabricantes se han ido sumando a
los ya posicionados, enumera las tendencias normativas y legislativas que regulan
su fabricación, comercialización y uso, presenta las iniciativas y/o proyectos
públicos que han apoyado esta tecnología, recoge los nuevos materiales que se
están utilizando y explotando, y refuerza sus conclusiones a través de datos
documentales y casos de éxito.

El Informe fue presentado durante el III Seminario Internacional sobre polímeros
biodegradables y composites sostenibles 2008 (www.polimerosbiodegradables.com)
celebrado en marzo de 2008 en la ciudad de Valencia (España). Se pretende dar
continuidad a este tipo de informes coincidiendo con las sucesivas celebraciones del
mencionado Seminario Internacional, así para marzo de 2011 está prevista la
edición del 3er informe que analizará la evolución del año 2008 al 2011.

El presente trabajo tiene la siguiente estructura:

1. Análisis del entorno ECONÓMICO

Se analizan diversas variables económicas tales como; la evolución de la demanda
de polímeros biodegradables en los últimos años y su proyección en el futuro,
tendencia de la producción, decrecimiento de los precios, compañías que se
postulan como líderes en el sector, etc. Para la realización de esta parte se ha
contado con fuentes externas debidamente recopiladas.


2. Análisis del entorno CIENTÍFICO

Trabajo de análisis bibliométrico que pretende argumentar desde los datos de
publicación científico-tecnológica la evolución al alza experimentada por esta
tecnología en los últimos años. Forma parte de este análisis: publicaciones
científicas, patentes, estándares, redes tecnológicas, etc.

3. Casos de ÉXITO

Conocer los casos de productos biodegradables ya en el mercado, sin duda alguna
ayuda a la implantación de esta tecnología. Se mencionan algunos casos de éxito
en diferentes aplicaciones industriales para reflejar la presencia industrial y las
posibilidades de estos materiales en la actualidad.

ADVERTENCIA: Uso de la terminología
Para la redacción del presente informe se ha utilizado indistintamente términos
como “polímeros biodegradables”, “biopolímeros”, “bioplásticos”, etc. siendo su
alcance el marcado por la norma UNE-CEN/TR 15351 IN (2008) “Plásticos: Guía
terminológica en el campo de los plásticos y polímeros degradables y
biodegradables”. En cualquier caso, no han sido tenidos en cuenta los polímeros
con base en la biotecnología de amplio uso en sectores como la medicina.


I.- ENTORNO ECONÓMICO
El análisis económico de una tecnología nos ayuda a conocer su evolución en el
mercado, y comprender de esta forma si estamos o no ante una etapa de
crecimiento.
Conocer los factores que provocan esta situación es muy importante para saber si
debemos adaptarnos ante una nueva gama de productos, ante un nuevo mercado
el cual explorar y ante una competencia que pretende otorgar a sus productos un
valor añadido que lo diferencia de la competencia.

1.1 El aumento de la demanda

Observemos la Tabla 1 donde se muestra la demanda de plásticos degradables en
Estados Unidos (mayor consumidor de plásticos a nivel mundial) desde el año 2000
y su proyección hasta el año 2010.

Como se puede observar, la demanda de este tipo de plásticos aumentará, según
un informe de Freedonia Group, considerablemente en estos 10 años,
cuadruplicando la demanda desde las 55.000 toneladas hasta las 226.800 en 2010.
Esto supone un crecimiento anual de casi el 17% en el período comprendido desde
2005 hasta 2010.

A su vez, este incremento tan significativo, viene impulsado por el gran aumento
producido en la demanda de los plásticos biodegradables y/o compostables, que
suponen el grueso de la demanda de plásticos degradables. De esas 226.800
toneladas previstas para el 2010, 190.500 serán de plásticos biodegradables. O lo
que es lo mismo, en Estados Unidos, en el año 2010 el 84% de la demanda de
plásticos degradables serán polímeros biodegradables y/o compostables.

El crecimiento anual previsto para el período entre 2005/2010 respecto a la
demanda de plásticos biodegradables y/o compostables es de del 19,5%.

Por tanto, según Freedonia Group., el aumento en la demanda de este tipo de
material en Estados Unidos es significativo, ya que no sólo es un aumento muy
potente sino que estamos hablando del país mayor consumidor de plásticos de
ámbito mundial.

Tabla 1: Demanda de plásticos degradables en EE.UU % Crecimiento anual
Producto 2000 2005 2010 2000/2005 2005/2010
Demanda de plásticos
55.000 104.300 226.800 13,7 16,8
degradables
Biodegradable|compostable 37.200 78.000 190.500 16 19,5
Fotodegradable 17.200 22.700 29.020 5,6 5,1
Otros 453 3.630 7.257 51,6 14,9
Fuente: DEGRADABLE PLASTICS, Freedonia Group. Septiembre 2006

Si hablamos de materias primas concretas, la Tabla 2 nos muestra el crecimiento
anual previsto para el período 2005-2010 de tres materiales de referencia: PLA
(ácido poliláctico), plásticos basados en almidón y plásticos basados en poliésteres
degradables. Destacando principalmente el PLA, que alcanza un crecimiento anual
del 30%.


Tabla 2: Crecimiento de la demanda de plásticos degradables en EE.UU por
materia prima.
Crecimiento anual 2005-2010 (previsión)
PLA 30%
Plásticos en base a poliéster 24%
Plástico en base a almidón 18%
Fuente: Unipack.ru (20/09/2006)

1.2 Capacidad de producción

Otro aspecto significativo que evidencia la evolución de esta tecnología en los
últimos años es el crecimiento de la capacidad de producción a nivel mundial.
Si observamos las gráficas de European Bioplastics y Bioplastics24 que se muestran
a continuación, apreciamos que mientras en el año 2000 apenas se producían
50.000 toneladas de bioplásticos a nivel global, la proyección para 2010 se acerca
ya al millón de toneladas, lo que supone multiplicar por 20 la capacidad de
producción en un período de 10 años.
Sin embargo, teniendo en cuenta que actualmente la cifra de producción mundial
está estimada en 225 millones de toneladas, según datos de la Asociación Europea
de Productores Plásticos (PlasticsEurope), estamos hablando de un porcentaje que
no puede permitir, a día de hoy, decir que la producción de bioplásticos alcance la
de los denominados plásticos tradicionales (commodities).

Gráfico I : Capacidad mundial de Gráfico II: Capacidad global para la
fabricación de bioplásticos. producción de bioplásticos.
Fuente: European Bioplastics Fuente: Bioplastics24

1.3 Crecimiento por aplicación final

Según la revista Bioplastics Magazine (01/2008) un informe de BCC Research
estimaba que en el período comprendido entre 2007 y 2012 los sectores motrices
de esta tecnología a nivel de aplicación industrial iban a ser principalmente las
bolsas de compostaje y el envase-embalaje. Si bien es cierto que el crecimiento en
el resto de sectores agrupados iba a experimentar un crecimiento anual de un 25%.


Tabla 3: Sectores motrices plásticos biodegradables (crecimiento en toneladas)
Producto 2006 2007 2010 CARG%* 2007-2012
Bolsas compost 73.636 110.000 266.363 19,4
Espuma protectora
embalaje (Loose-fill 69091 73.636 97.273 5,7
packaging)
Otros envases-embalajes
23.182 36.818 105.454 23,4
[1]
Varios [2] 15.000 25.455 77.727 25
TOTAL 185.909 245.909 546.818 17,3
*CARG: Compound Average Annual Growth Rate | Índice medio de crecimiento anual del compound
[1]: incluye productos médicos/higiene | [2] Polímeros biodegradables no identificados
Fuente: Bioplastics magazine (2008)

CARG% 2007-2012*
% Growth

30
23,4 25
25
19,4 17,3
20
15
10
5,7
5
0

L
s

s
g
g

TA
ag

ou
in
in
B

O
g
ag

e
ka

n

T
t

lla
ck
os

ac
a
p

ce
P
P
m

Application
is
r
ll
o

e

M
Fi
C

th
e-

O
os
Lo

Gráfico III: Media de crecimiento anual 2007-2012
Fuente: Bioplastics Magazine (01/2008) según informe de BCC Research

Biodegradable Polymers Increase in
the Global Market
Tonnes

300.000
250.000
200.000
150.000
100.000
50.000
0
s
ng
gs

ou
...

gi
Ba

ck

ne
ka
Pa

lla
st

ac
po

ce
ll

P
Fi
m

is
r
e-

Application
e
Co

M
th
os

O
Lo

Year 2006 Year 2007 Year 2012


Esta tendencia coincide con la estimación realizada por el grupo Business
Coomunications Co. Inc., Norwalk, Conn., que también sitúa a los dos sectores
mencionados (bolsas de compostaje y envase-embalaje) como los más
representativos, y refleja el crecimiento de su uso en otros sectores agrupados.

Gráfico IV: Mercado para los polímeros biodegradables por
aplicación. Previsión 2010.
Fuente:Business Communications CO Inc.

1.4 Oportunidades

Hay diferentes variables económicas a la hora de evaluar las oportunidades que
puede suponer una nueva tecnología. En el caso de los polímeros biodegradables,
hay dos factores que destacan sensiblemente:

1. El precio del petróleo y su carácter no renovable
2. La disminución del precio de los polímeros biodegradables

1. El precio del petróleo y su carácter no renovable

En marzo de 2008, el precio del barril de crudo Brent superó por primera vez el
precio de 100 USD, lo que contrasta sensiblemente con su coste de apenas 5 años
atrás (30 USD/barril)1.

Este incremento, supone que los plásticos convencionales derivados del petróleo
también vean incrementado su precio. Si a esta circunstancia sumamos que el
petróleo es una fuente no renovable, se puede asegurar que esta tendencia al alza
se mantendrán en un futuro.

1
Datos actualizados OPEC: Precio del barril a 29/05/2008 = 124,27 USD.


Por lo tanto, no sólo debe existir la preocupación por la sustitución de los plásticos
convencionales debido al aumento del precio de la materia prima, sino porque
además, la principal fuente de donde se extraen estos plásticos convencionales, el
petróleo, se está agotando.

Gráfico V: Tendencia precios del barril de petróleo (precio en USD)
Fuente: OPEC

Gráfico VI: Precios principales commodities 2003-2008
Fuente: Plastic Information Europe (PIE)


2. La disminución del precio de los polímeros biodegradables

En contraposición al incremento del precio de los polímeros tradicionales, los
plásticos biodegradables han recorrido una línea claramente descendente desde su
aparición. Un buen ejemplo de esto es el caso del PLA (Cargill Dow), que como se
muestra en el Gráfico VII siguiente ha ido disminuyendo su precio rápida y
progresivamente en los últimos años.

PLA Price evolution (Cargill Dow)
€ / kg

60
50
50
40
30
20
10 4,5
1,55
0
Year 1997 Year 2002 Year 2008

Gráfico VII: Precio PLA 1997-2008
Fuente: Cargill Dow

Y como se refleja en la tabla que observamos a continuación, actualmente, y en
condiciones determinadas, podemos encontrar el kilo de PLA a 1,55 EUR, una cifra
que ya no dista tanto de otras materias primas convencionales.

Tabla 4: Precio PLA (EUR/Kg)
Precio PLA* EUR/Kg
1997 50
2002 3-6
2008 1,555
* El precio dependerá del grado y volumen de la resina. En grandes cantidades, el
precio de la resina de PLA NatureWorks puede ser inferiror a 1,55 €/kg tras un
acuerdo establecido con un contrato de venta firmado.

1.5 Volumen de mercado

Si bien es cierto que la producción de bioplásticos dista mucho de la producción
actual de plásticos convencionales (commodities), hay fuentes (Bioplastics24) que
afirman que la facturación que supone esta tecnología respecto al mercado del
plástico es ya del 10% y que alcanzará el 25% en 2020. A su vez, también señalan
que el número de empresas que procesan bioplásticos se multiplicará por diez en
este mismo período, pasando de las 500 actuales a las más de 5.000 en el año
2020.

Tabla 5: Mercado mundial de bioplásticos 2008-2010 (facturación)
2007 2020
% bioplásticos / Total mercado del plástico 10% 25%
Empresas transformadoras de bioplásticos 500 5.000
Fuente: Bioplastics24


En consonancia con estos datos, la consultora Roland Berger establece que esta
tecnología tendrá un crecimiento anual del 22% en cuanto a volumen de mercado
en el período 2005-2020, aumentando su facturación desde los 600 millones de
euros en 2005, hasta los 11.300 en 2020.

Gráfico VIII: Bioplásticos: Evolución de la facturación 2005-2020
(Millones de EUR)
Fuente: BMU

1.6 Otros factores a considerar

El reciclaje del residuo plástico.

Actualmente uno de los mayores problemas medioambientales con el plástico
convencional es el poco aprovechamiento que se realiza de su residuo, un escaso
3% (según Bioplastics24) y muy lejos por tanto de otros materiales como el vidrio,
el papel o el metal.
Esta circunstancia otorga al plástico biodegradable un papel clave a la hora de
combatir problemas medioambientales derivados de los residuos producidos por los
plásticos convencionales.

Tabla 6: Porcentaje de residuos reciclados a escala mundial (por material). Año 2008.
Metal 35%
Papel 30%
Vidrio 18%
Plástico 3%
Fuente: Bioplastics24


Para el ámbito europeo puede observarse en el Gráfico IX el porcentaje de plástico
reciclado en diferentes países. Como se aprecia, aproximadamente la mitad de los
residuos plásticos producidos en Europa ni se recicla ni se recupera
energéticamente.

Gráfico IX: Tratamiento de residuos en la Unión Europea (2006)
Fuente: Plastics Europe, 2006

1.7 El crecimiento de la tecnología

Según un estudio de mercado realizado por Roland Berger, los bioplásticos serán la
tecnología con mayor porcentaje de crecimiento anual durante los próximos años y
en un horizonte que abarca hasta el 2020.

El Gráfico X resume este crecimiento (del 22% anual) y sitúa, a las tecnologías
relacionadas con los bioplásticos, a la cabeza de un grupo compuesto por nuevas
tecnologías basadas en el medio ambiente, comparable por tanto a las plantas de
energía solar térmica, las plantas de reducción de dióxido de carbono, tecnologías
basadas en automóviles híbridos, los biocombustibles, etc.

Growth of "new" environmental techonologies 2005-
2020 [CAGR, %]
% CAGR

25 22
20 21 21
20
15 15
15

10

5

0
Synthetic Hybrid cars Fuel cell CO2 Solar Bioplastics
biofuel tecn. Appl. reduced thermal
power power
plants plants

Technologies
Gráfico X: Crecimiento tecnologías medioambientales 2005-2020.
Fuente: Roland Berger

1.8 Alianzas empresariales

Otro de los factores indicativos del crecimiento de una tecnología, es la alianza
entre grandes empresas que aúnan esfuerzos para la producción y comercialización
de determinados productos.
En el caso de los bioplásticos también se están dando casos significativos, señal de
que este tipo de productos (los bioplásticos) se enfrentan a un mercado potencial
digno de su interés.
Dos ejemplos claros de estas alianzas son las producidas en 2007:

Empresas CARGILL (EE.UU) – TEJIN LIMITED
Producto Biopolímero de PLA NatureWorks
Fecha Octubre de 2007

Empresas DUPONT – PLANTIC
Producto Polímero basado en almidón PLANTIC
Fecha Septiembre de 2007

1.9 Empresas con presencia significativa en el mercado

Según el informe publicado "Biodegradable Polymers: A Global Strategic Business
Report" por Global Industry Analysts, Inc. (2007), las empresas con mayor
presencia en el mercado internacional son las siguientes:

Empresa (por orden alfabético) Sector

American Excelsior Company Envase-embalaje y otros

BASF AG Productos químicos

BIOgroupUSA Inc. Productos para la higiene personal

Biotec GmbH UND CO. KG Termoplásticos y materiales biodegradables

Plásticos con componentes biodegradables y
CEREPLAST Inc.
renovables

Cortec Corporation Soluciones para la corrosión de materiales.

Daicel Chemical Industries Productos químicos

Soluciones medioambientalmente sostenibles
E. I. du Pont de Nemours and Company
para diversos sectores

EarthShell Corporation Menaje doméstico


Eastman Chemicals Company Productos químicos

ECM BioFilms Inc, Aditivos

FP International Envase-embalaje

IRe Chemicals Limited Dispositivos médicos y otros.

KTM Industries Inc. Espumas para protección

LACTEL Absorbable Polymers International Farmacia y dispositivos médicos

Metabolix Inc. Bioplásticos, biofuel, y energía

Mitsubishi Plastics Inc. Envase-embalaje, electrónica y construcción.

Envase-embalaje, electrónica, energía y
Mitsui Chemicals Inc
automoción

Adhesivos, artículos de hygiene personal,
National Starch and Chemical Company
innovación en alimentación.

NatureWorks LLC Envases-embalajes, fibras

Agricultura, envase-embalaje, gestión de
Novamont S.p.A
residuos

Planet Technologies Inc. Productos de salud.

Envase-embalaje, transporte, ocio y
Rodenburg Biopolymers
horticultura.

Showa High Polymer Co Ltd Multisectorial

Automoción, construcción, medicina,
Solvay Caprolactones Ltd (now Perstorp)
adhesives y otros.

Storopack Hans Reichenecker GmbH Multisectorial

Toyobo Co, Film y textiles.


1.10 Conclusiones Análisis económico

Como conclusiones fundamentales de esta primera parte basada en el análisis del
entorno económico, podemos destacar varios aspectos significativos. Por un lado se
ha incrementado notablemente en los últimos años la demanda, ya que las
empresas cada vez solicitan más materia prima para fabricar productos de plástico
biodegradable. Esto ha significado que la capacidad de producción también sea
superior a la registrada hace apenas unos años.

Como consecuencia lógica, esta situación desencadena la disminución de los precios
de las materias primas, debido a la mayor oferta y demanda existente.

El gran motor para el lanzamiento de esta tecnología ha sido el factor
medioambiental, ya que las ventajas que suponen los plásticos biodegradables
provocan y estimulan el apoyo de los gobiernos en su investigación, producción y
comercialización, como puede verse en la segunda parte de este informe.


II.- ENTORNO CIENTÍFICO
Para que una nueva tecnología llegue a tener presencia en el mercado y pueda
desembocar en el usuario final, previamente debe haber sido investigada, estudiada
y testeada. Por este motivo, el análisis de la evolución investigadora de una
tecnología muchas veces puede indicarnos hacia donde se orientará el mercado en
el futuro, una vez se hayan plasmado a nivel industrial los desarrollos producidos
en la investigación.

2.1 Publicaciones científicas
A efectos del presente informe entenderemos por publicación científica la edición de
artículos, ponencias de congresos, separata y documentos similares.

A continuación, el Gráfico XI muestra la evolución del número de publicaciones
científicas que sobre polímeros biodegradables han sido editadas en los últimos 20
años. La información ha sido extraída a partir del análisis de la Web of Knowledge
(WOK).
Como se aprecia, los trabajos de investigación publicados bajo esta tipología, se
han incrementado progresivamente hasta la actualidad, lo que exprese que nos
encontramos ante una tecnología que crece y mantiene un nivel de investigación
ascendente.

Scientific Publications

Publications
2500

2000

1500

1000

500

0
.1988
.1989

.1990

.1991

.1993

.1994

.1996

.1998
.1999

.2001

.2002
.2003
.2004

.2005

.2006
.2007
.1992

.1995

.1997

.2000

Year

Gráfico XI: Evolución publicaciones científicas.
Fuente: AIMPLAS. Elaboración propia.

Si analizamos el número total de publicaciones científicas existentes en la WOK
acerca de polímeros biodegradables, podemos distribuirlas por país de publicación,
y obtener los datos necesarios para saber en qué países la investigación sobre
estos materiales ha tenido una mayor repercusión a nivel de producción científico-
bibliográfica, lo que es un indicador de un alto nivel de investigación.

Los países más prolíficos en esta materia son Estados Unidos, Japón y China, así
como el conjunto de los países de la Unión Europea (representados para esta
estadística por Alemania, Francia, Inglaterra e Italia).


Scientific Publications by Country
Publications

6000 5459
5000
4000
3000 2493
1582
2000 1424 1098 1021 938 866 821 653
1000
0

EA
A

D

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K

G
FR

CA
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EN
R

TH
G
S

U
LE

Countries
SO
P
EO
P

Gráfico XII: Número de publicaciones científicas por países .

Sin embargo, si analizamos las publicaciones existentes en 1999 con las existentes
a final de 2007, nos damos cuenta que en los últimos años ha habido un
incremento muy significativo en China (+1.400%). Por tanto, es evidente que la
actividad científica en China es mucho más elevada que hace unos años, pero igual
ocurre con otras zonas geográficas que registran un 50% más de publicaciones
editadas, cifra en ningún caso comparable con la excepcionalidad China.

Las Gráficas XIII a XV muestran en diferentes datos esta tendencia señalada
anteriormente:

Scientific Publications Comparative
Publications

Año 1999 Año 2007

700 625
600
500 461
422
400 354
306
300
182
200 125
100 25
0
JAPAN USA EU CHINA

Country

Gráfico XIII: Comparativa por países de publicaciones científicas editadas.
Fuente: AIMPLAS. Elaboración propia


% Growth from 1999
% Growth

1600,0% 1416,0%
1400,0%
1200,0%
1000,0%
800,0%
600,0%
400,0%
200,0% 45,6% 50,6% 48,1%
0,0%
JAPAN USA EU CHINA

Country

Gráfico XIV: Comparativa por países de publicaciones científicas editadas. Porcentaje de
crecimiento desde 1999.

Scientific Publications Growth by YEAR and COUNTRY

800

700

600

500

400

300

200

100

0
.1998

.1999

.2000

.2001

.2002

.2003

.2004

.2005

.2006

.2007

Gráfico XV: Crecimiento de las publicaciones científicas por año y país (1998-2007).


A continuación se incluye un listado de las revistas científicas con mayor número de
publicaciones sobre polímeros biodegradables, y con un mayor factor de impacto2,
lo que las hacen fuentes de información referentes en la investigación en este
campo:
Journal of applied polymer science Biomaterials
Polymer degradation and stability Journal of controlled release
Abstracts of papers of the american Polymer
chemical society.
International Journal of Pharmaceutics Biomacromolecules

2.2 Patentes
Si hasta este momento hemos evaluado las investigaciones científicas publicadas a
través de artículos científicos, un indicador que muestra el grado de aplicación
industrial de esas investigaciones son las patentes, que sirven para proteger los
resultados de esas investigaciones con el objetivo de comercializarlas.

La patente es un documento de gran valor tecnológico y no sólo porque detalla una
invención sino porque mediante un análisis más profundo se puede certificar si una
tecnología es emergente o caduca, o por ejemplo analizar la competencia de una
empresa o seguir el “rastro tecnológico” de las empresas más avanzadas. Este
apartado nos dará ciertas claves sobre todo esto.

En primer lugar se han analizado las empresas que tienen mayor número de
patentes publicadas, y que por tanto están a la cabeza en cuanto a investigación en
este campo.
El rango temporal escogido cubre desde 1980 hasta la actualidad.

Main Companies by number of patents (1980 - 2007)

378
400
350
300
250
170
200
160 152 151 148 132 129
150 117 115 104 100 99 97 96 95 91 84 83 80 73 68
100 65
67 63 62 59
50
0
KK

KK
D
RP

RP

RP
D

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PP

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MI

DA

MA
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SH

MI

MI
NI

KI

Companies

Gráfico XVI: Principales empresas por número de patentes (1980-2007).

2
El factor de impacto de una revista es el número de veces que se cita por término medio un artículo
publicado en una revista determinada. Es un instrumento para comparar revistas y evaluar la
importancia relativa de una revista dentro de un mismo campo científico.


La siguiente tabla (Tabla 6) muestra el número de patentes y ámbito geográfico de
las empresas propietarias de las mismas. Como se observa, el mayor número de
empresas que están patentando innovaciones sobre polímeros biodegradables son
japonesas, puesto que si analizamos las empresas más representativas en cuanto a
número de patentes publicadas, tres cuartas partes de esas empresas pertenecen
al país nipón.

Empresa Nº Patentes País
Unitika ltd 378 Japón
Mitsui chem inc 170 Japón
Toray ind inc 160 Japón
Basf ag 152 Alemania
Procter & gamble co 151 EE.UU
Toppan printing co ltd 148 Japón
Henkel kgaa 132 Japón
Toyobo kk 129 Japón
Agency of ind sci & technology 117 Japón
Mitsubishi chem corp 115 Japón
Mitsubishi plastics ind ltd 104 Japón
Nippon shokubai co ltd 100 Japón
Daicel chem ind ltd 99 Japón
Showa high polymer co ltd 97 Japón
Mitsui toatsu chem inc 96 Japón
Shimadzu corp 95 Japón
Kanebo ltd 91 Japón
Dainippon ink & chem inc 84 Japón
Kuraray co ltd 83 Japón
Bayer ag 80 Alemania
Canon kk 73 Japón
Mitsubishi gas chem co inc 68 Japón
Kaneka corp 67 Japón
Kao corp 65 Japón
Massachusetts inst technology 63 EE.UU
Kimberly-clark worldwide inc 62 EE.UU
Novamont spa 59 Italia
Tabla 7: Número de patentes por empresa y distribución geográfica
(1980-2007)

Main Companies: Geographic Distribution

Japan
74%

Germany
Italy USA 11%
4% 11%

Japan Germany USA Italy

Gráfico XVII: Representación gráfica distribución geográfica patentes (1980-2007)


Veamos ahora dónde se están aplicando estas patentes, es decir en qué sectores la
industria está dedicando más esfuerzos por ser los de mayor campo de desarrollo
para los polímeros biodegradables.
Hay que aclarar que hay patentes que pueden incluirse en diferentes sectores, por
lo que los números totales no pueden coincidir con alguna de las cifras
referenciadas anteriormente.

Patents by application
Patents

3500
3030 2944
3000
2414
2500
1997
2000
1738
1397 1376
1500

1000
616 593
478
500 290 238 192 142 65 58 56 33
0

S
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ES
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TR

Application
AR

TE

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AG
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PH

BIO

IM
GE

FO

CO

MI
ME

Gráfico XVIII: Patentes según aplicación (1980-2007)

En la Gráfica XVIII vemos que existen grandes sectores industriales en los que se
están patentando desarrollos que emplean de una u otra forma polímeros
biodegradables. Estos sectores son la medicina, la agricultura, el envase-embalaje,
transporte, componentes informáticos, material deportivo, etc…

Otras consideraciones significativas son:

1. Casi la mitad de las patentes publicadas en este campo son posteriores a
2002, lo que indica que los últimos años han sido muy activos en este
sentido.

2. Las patentes publicadas actualmente suelen ser patentes que protegen las
innovaciones principalmente en Japón y Estados Unidos. Otros ámbitos de
protección seleccionados son WIPO (ámbito mundial), EPO (Europa) y China,
por este orden.

Por último, destacar que es significativo que el crecimiento, anteriormente
expresado, de China en publicaciones científicas aún no se ve plasmado en el
número de patentes publicadas.


2.3 Proyectos de investigación

Otro aspecto a considerar, cuando se analiza el grado de actividad de una
tecnología, es conocer los proyectos de investigación, desarrollo e innovación
tecnológica puestos en marcha en relación a esa tecnología.

Para la realización de este informe se ha analizado CORDIS3, la base de datos de
los programa de I+D+I de la Unión Europea, interrogando sobre el número de
proyectos financiados por la Unión Europea, en los que han tenido una presencia
significativa los materiales biodegradables. Como resultado observamos que hasta
marzo de 2008 se habían financiado 355 proyectos, pero lo más significativo es que
casi el 35% (122) lo habían sido entre 2005-2008.

Aunque CORDIS sólo contiene información sobre proyectos financiados con dinero
público, pensamos que los datos obtenidos son los suficientemente representativos
como para hacer patente el interés por los polímeros biodegradables en el campo
de la I+D+I. No existen estadísticas fiables sobre la I+D+I financiada de forma
privada por empresas, centros tecnológicos, etc.

A continuación se citan algunos proyectos significativos sobre polímeros
biodegradables:

Acrónimo proyecto Año Título
PICUS4 2007 DeveloPment of a 100 % BIodegradable Plastic
Fiber to Manufacture Twines to Stake Creeping
Plants and Nets for Packaging AgricUltural ProductS
BIODESPO 2007 Mechanisms of the biodegradation in soil of
biodegradable polymers designed for agricultural
applications
PROTEC 2007 Supercritical carbon dioxide processing technology
for biodegradable polymers targeting medical
applications
BIOPAL 2006 Algae as raw material for production of bioplastics
and biocomposites contributing to sustainable
development of European coastal regions
BIOPLASTICS 2005 Biodegradable plastics for environmentally friendly
mulching and low tunnel cultivation
TRIGGER5 2005 Development of a pea starch film with trigger
biodegradation properties for agricultural
applications
STARCHLAYER6 2005 Production of easily recyclable co-extruded sheets
based on the use of a renewable, biodegradable
polymer as an inner layer
Tabla 8: Proyectos financiados por la UE.
Fuente: AIMPLAS. Elaboración propia a partir de CORDIS

3
Servicio de información comunitaria sobre Investigación y Desarrollo. Sólo proyectos que han obtenido
financiación pública de la Comisión Europea.
4
Con participación de AIMPLAS.
5
6


2.4 Redes tecnológicas y asociaciones empresariales

Otro factor indicativo del incremento de actividad en el sector de los polímeros
biodegradables, es la proliferación de organismos, asociaciones y redes
tecnológicas, que nacional e internacionalmente surgen para fomentar el uso y
apoyar la investigación y comercialización de esta tecnología. Dentro de algunas de
estas asociaciones, recogemos las siguientes como mas significativas:

Nombre Ámbito geográfico
Belgian Biopackaging Bélgica
European Bioplastics Europa
UK Compostable Packaging Working Group Reino Unido
Club Bioplastique Francia
Belangenvereenigung Composteerbare Producten Países Bajos
Nederland (BCPN)
EuropaBio: European Association for Bioindustries Europa
The Biodegradable Materials Group of China China
Japan BioPlastics Association Japón
Biodegradable Products Institute Estados Unidos
SUScompNET | SUScompNET Ibérica7 España, Portugal e
Iberoamérica
Tabla 9: Redes Tecnológicas

Estas asociaciones, muchas veces tratan de promover la calidad de los productos
desarrollados por las empresas, estableciendo marcas indicativas en los materiales
plásticos biodegradables, buscando la mayor competitividad de sus productos, al
tratarse de distintivos respaldados por asociaciones consolidadas en la materia.
Veamos algunos ejemplos:

Jätelaitosyhdistys | Finlandia AIB Vinçotte | Bélgica

The Biodegradable Materials Group of China (RP China)
Biodegradable Plastics Society (Japón)
NOW Japan BioPlastics Association (JBPA)

7
Coordinada por AIMPLAS, en colaboración con Universidad de Alicante (España), Universidad de Vigo
(España), Condensia Química S.L. (España), Universidad el País Vasco (España) y PIEP - Inovação em
Engenharia de Polímeros (Portugal). Más información: www.suscompnetiberica.com


Biodegradable Products Institute (EE.UU)

International Biodegradable Polymers Association & Working Groups

2.5 Normas técnicas

Otra señal de la incorporación de estos materiales al ámbito industrial es la
publicación, por parte de organismos nacionales de normalización, de normas
técnicas que hacen referencia a productos o ensayos sobre este tipo de plásticos.
Esto significa que la actividad empresarial acerca de estos productos se ha
incrementado, y que por tanto, la tecnología es lo suficientemente madura como
para que haya que normalizar ciertas especificaciones técnicas del producto o de
los métodos de ensayo necesarios para su correcta fabricación.

Como muestra, también incluimos algunas de las normas más significativas
publicadas por diferentes organismos nacionales:

Ámbito
Código Año Título norma
geográfico
Biodegradable plastics - Biodegradable
AS 4736-2006 Australia 2006 plastics suitable for composting and other
microbial treatment
Standard Practice for Exposure of
ASTM D 5071 EE.UU 2006 Photodegradable Plastics in a Xenon Arc
Apparatus
Standard Specification for Non-Floating
ASTM D 7081 EE.UU 2005 Biodegradable Plastics in the Marine
Environment
Standard Guide for Characterization and
ASTM F 2081 EE.UU 2006 Presentation of the Dimensional Attributes of
Vascular Stents
Standard Test Methods forin vitro Pulsatile
ASTM F 2477 EE.UU 2007
Durability Testing of Vascular Stents


Plastics - Guide for vocabulary in the field of
CEN/TR 15351 Europa 2006 degradable and biodegradable polymers and
plastic items
Plastics - Determination of the degree of
disintegration of plastic materials under
DR 06283 CP Australia 2006
defined composting conditions in a pilot-
scale test
Degradability of plastics – Methods of test -
DR 06286 CP Australia 2006 Method 1: Determination of level of
prodegradant ions
Degradability of plastics - Methods of test -
DR 06287 CP Australia 2006 Method 5: Outdoor exposure testing of
photodegradable plastics
Degradability of plastics - Methods of Test -
DR 06345 Australia 2006 Test method for fluorescent ultraviolet
exposure of photodegradable plastics
Degradability of plastics - Methods of test -
Part 2: Determination of degradation end
DR 06420 Australia 2006
points in degradable polyethylene and
polypropylene using a tensile test
Plastics - Evaluation of disposability in waste
EN 14987 Europa 2006 water treatment plants - Test scheme for
final acceptance and specifications
Plastics - Evaluation of compostability - Test
EN 14995 Europa 2006
scheme and specifications
Plastics - Determination of the ultimate
anaerobic biodegradation of plastic materials
ISO 14853 Internacional 2005
in an aqueous system - Method by
measurement of biogas production
Determination of the ultimate aerobic
biodegradability of plastic materials under
ISO 14855 Internacional 2005
controlled composting conditions - Method
by analysis of evolved carbon dioxide
Plastics - Determination of the ultimate
aerobic biodegradability in soil by measuring
JIS K 6955 Japón 2006
the oxygen demand in a respirometer or the
amount of carbon dioxide evolved
Plásticos: Guía terminológica en el campo de
UNE-CEN/TR
España 2008 los plásticos y polímeros degradables y
15351 IN
biodegradables
Tabla 10: Normas técnicas referidas a plásticos biodegradables.

2.6 Legislación

Diferentes países cuentan ya actualmente con leyes para la protección del medio
ambiente mediante el uso de materiales biodegradables.

En el caso de los plásticos, es significativo el caso de la legislación existente acerca
de la regulación en el uso de las bolsas de un solo uso como las utilizadas en los
supermercados. Muchas de estas disposiciones impulsan o promueven el uso de
bolsas biodegradables.

Un primer paso ha sido poner fecha límite al uso de estas bolsas, estableciendo los
plazos para su prohibición y retirada.


Casos significativos se han dado en países como Irlanda, Italia, Estados Unidos (ej.
San Francisco, Boston), Reino Unido (Londres), China, Australia o Japón.

Actualmente (mayo 2008) en España existe un borrador para el Plan Nacional de
Residuos que prevé la reducción de un 50% (en peso) del consumo de bolsas
comerciales de distribución de un solo uso. Este objetivo debe alcanzarse no más
tarde de 2010. Se pretende la sustitución de al menos un 70% de bolsas no
biodegradables por biodegradables dentro del plazo de ejecución de este Plan,
mediante instrumentos de carácter económico, técnico y medidas de concienciación
ciudadana.

Uno de los problemas y principales dudas que arroja este Plan es que actualmente
exista la materia prima suficiente (almidón de patata, por ejemplo) como para
satisfacer toda la demanda que implicaría su aplicación.


2.7 Conclusiones Análisis Científico

Como conclusión al estudio del entorno científico, podemos detectar cómo la
investigación en este campo, paso previo al desarrollo industrial y a la explotación
económica de las nuevas tecnologías, ha ido aumentando progresivamente. Así lo
demuestran los trabajos de investigación publicados, las patentes y los proyectos
subvencionados a nivel nacional y europeo.

Las organizaciones creadas en torno a estas tecnologías, y el desarrollo de un
marco legal y normativo, expresan a su vez que nos encontramos ante un mercado
lo suficientemente maduro como para que exista un control, un apoyo y una
regulación al respecto.


III CASOS DE ÉXITO
Una vez analizados el entorno económico y el científico, destacamos brevemente
algunos casos de éxito en aplicaciones industriales de los polímeros biodegradables,
en los últimos tres años (2005-2008).

Antes es necesario destacar que en este informe se han omitido aplicaciones dentro
del sector del envase y el embalaje, pues se ha considerado que es un mercado que
está a la vanguardia, y es el auténtico motor del sector. Por tanto, se ha tratado de
hacer hincapié en otro tipo de productos para reflexionar sobre el potencial de estos
materiales en campos menos extendidos.

INFORMÁTICA

Carcasa de ordenador portátil hecha de maíz.
Fujitsu lo puso a la venta en
Japón. Se trata de un ordenador
portátil que dispone de una
carcasa hecha de maíz, material
biodegradable. Además, se ha
intentado eliminar todo el metal
posible de su composición. Con
todo ello, se ha logrado además
que su fabricación suponga un
15% menos de emisión de gases
contaminantes a la atmósfera.

Entre las aplicaciones similares en este campo podemos destacar la empresa
MicroPro, que comercializó componentes informáticos 100% biodegradables.

TELEFONÍA MÓVIL

Teléfonos móviles con componentes biodegradables

En 2004 ya fueron presentados por la
Universidad de Warwick (Reino
Unido) carcasas 100%
biodegradables para teléfonos
móviles utilizando semillas de girasol.
La aplicación permitía que tras la vida
útil de la carcasa ésta pudiera ser
plantada en tierra de la que
germinaría un girasol enano.


Posteriormente, aparecieron los casos de los móviles de NTT DoCoMo, Inc. en
colaboración con NET Corp., que fueron presentados en Expo 2005 (Aichi, Japón), y
que están elaboradas con bioplásticos procedentes de fibras de kenaf.

Grandes empresas como SONY o NOKIA también cuentan con desarrollos y
prototipos en la materia, con el objetivo de sustituir sus componentes de PVC por
materiales biodegradables.

JUGUETES

En el sector de los juguetes existen diferentes
empresas que comercializan artículos fabricados en
plástico biodegradable generalmente derivado del
almidón de maíz. Es el caso de los Happy Mais
(POLYSAVE) y los Green Toys. Los primeros son
completamente biodegradables y sus colorantes
están permitidos para su uso en contacto con
alimentos, siendo totalmente inocuos. Green Toys
utiliza el almidón de maíz pero también otros
vegetales.


TARJETAS DE CRÉDITO

Un ejemplo en estas aplicaciones las tenemos en los productos desarrollados por
empresas como SONY y MITSUBISHI, que han creado tarjetas inteligentes de
plástico de origen vegetal, con un 82% de resina basada en PLA y con una
reducción de emisiones de CO2 en su fabricación de hasta un 50%.

Otra caso de aplicación en este campo es el de las tarjetas INTERBIOCARD, que
pueden biodegradarse en 6 meses pese a contar con las mismas propiedades
mecánicas que las tarjetas convencionales. Además se han comercializado para
todo tipo de uso: tarjetas de crédito, de control de acceso, para reproductores de
música, almacenamiento de archivos digitales, etc.


MENAJE

Otro sector en los que se han introducido productos de plástico biodegradable es el
del menaje para el hogar. Como ejemplo podemos mencionar los complementos
para cuartos de baño desarrollados por EcoGen, Son 100% biodegradables y están
fabricados de PHBV.

AUTOMOCIÓN

Por último, en el campo de la automoción destacaremos que empresas como FORD
estudian introducir fibras naturales
biodegradables y polímeros
derivados del maíz como el PLA,
para sustituir varios de sus
componentes tradicionales
derivados del petróleo.

Una de sus aplicaciones a corto
plazo pueden ser los cierres de los
depósitos de combustible, que
podrían fabricarse con PLA.
También se esperan realizar otras
aplicaciones, como es el caso de las
espumas utilizadas en los asientos.
Para este caso, ya se han utilizado
materiales con una gran parte de material renovable procedente de la soja.


CONCLUSIONES
Para finalizar, vamos a resumir los diferentes factores indicativos del aumento de
actividad en el campo de los polímeros biodegradables en los últimos años, y que
nos deben llevar a considerar estos materiales como un posible mercado potencial
dentro del sector plástico.

Incremento notable de la demanda

Inversión en investigación y desarrollo

Incremento del número de patentes (protección propiedad industrial)

Incremento de la capacidad de producción

Disminución progresiva del precio de las materias primas

Aumento del volumen de mercado

Proliferación de asociaciones que promueven el desarrollo de la tecnología y
su comercialización

Ventajas medioambientales derivadas de su uso

Apoyo gubernamental mediante legislación, subvenciones y otras iniciativas

Creación de un marco legal y normativo

Incremento de las aplicaciones industriales

IV SEMINARIO INTERNACIONAL SOBRE POLÍMEROS BIODEGRADABLES y
materiales compuestos medioambientalmente sostenibles 2011.

IV INTERNATIONAL SEMINAR ON BIODEGRADABLE POLYMERS and
sustainable composites 2011.
7 y 8 de marzo de 2011 7 th and 8th of March 2011
Valencia (España) Valencia (Spain)

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