Bio-Polipropileno (Bio-PP)

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Tras estudiar el bio-PE en la anterior entrada, voy a centrarme ahora en otro miembro prominente del grupo de las bio-poliolefinas: el bio-polipropileno (bio-PP). El PP es uno de los plásticos más utilizados en el mundo sólo por detrás del PE. Se trata de es un polímero termoplástico con una gran capacidad para ser procesado por moldeo por inyección. En los últimos años se ha visto incrementado fuertemente el rango de aplicaciones en las que puede usar: fibras textiles, piezas para automoción, sistemas de tuberías o material médico. Ello se debe a la versatilidad de características que se puede alcanzar actuando sobre la cadena polimérica a nivel molecular y haciendo elecciones específicas en las condiciones del proceso de fabricación.

Una vez que se obtiene el propileno derivado de materias primas renovables, las técnicas de polimerización convencionales permiten obtener bio-PP de idénticas características que las del derivado del petróleo. Al igual que el bio-PE, no es biodegradable pero puede ser reciclado de manera relativamente sencilla usando técnicas convencionales.

Procesos de producción 1,2,3,4,5

El PP verde se puede fabricar a través de varias vías y, a diferencia del bio-PE, todavía no hay un clara candidata para su producción comercial en grandes volúmenes. Estos son las principales rutas basadas en materias primas biomásicas para producir su monómero, el propileno (véase también Figura 1 extraída de la Referencia 3):
  • "ABE (Acetone-Butanol-Ethanol) fermentation". Mediante este tipo de fermentación, se obtiene acetona (además de n-butanol y etanol) que puede ser transformada en propileno a través del isopropanol.
  • Fermentación de azúcares en isopropanol. Tras el proceso de fermentación, el compuesto obtenido se puede someter a un proceso de deshidratación para producir propileno.
  • Metátesis olefínica de etileno y 2-buteno. Esta vía cuenta con dos variantes y, en ambas, el etileno se obtiene a partir de la deshidratación de bioetanol. Las dos posibilidades para el 2-buteno son las siguientes:
  1. Deshidratación de n-butanol procedente de fermentación para dar 1-buteno y posterior isomerización a 2-buteno. El n-butanol también puede ser generado a partir de "sygnas" tras gasificar biomasa.
  2. Dimerización de etileno para dar 1-buteno y, como en el caso anterior, isomerización de éste para dar 2-buteno.
  • Deshidrogenación de propano. El propano, subproducto del proceso de producción de biodiesel a partir de aceites naturales, se somete a deshidrogenación para obtener propileno.
  • Craqueo catalítico de aceites vegetales.
  • "MTO (Methanol To Olefines) technology". Mediante el gas de síntesis producido en el proceso de gasificación de biomasa se puede obtener metanol. Este compuesto se puede transformar en propileno utilizando el proceso MTO.
Figura 1. Rutas para obtener bio-propileno 3

Como en el caso del bio-PE, el proceso de transformación del propileno verde a bio-PE se puede llevar a cabo en el mismo tipo de instalaciones de polimerización que se utilizan para obtener el PP de origen fósil.

Principales desarrollos

Como comentaba anteriormente, no hay evidencias de que ninguna empresa esté comercializando bio-PP fabricado a escala industrial. Teniendo en cuenta esto, se presentan a continuación los principales desarrollos que se están llevando a cabo.

Braskem 1,2,3,4
Braskem tenía prevista la inversión de grandes cantidades de dinero para la construcción de una unidad de producción de bio-PP. Parece que la ruta seleccionada para obtener el propileno era la de la metátesis de etileno y 2-buteno utilizando bioetanol como principal material prima para los dos compuestos. Las rutas en las que interviene la fermentación requieren menos costes de producción que aquellas que están basadas en la gasificación. Este hecho unido a la experiencia de Braskem en procesos de fermentación, habría decantado la balanza en favor de la metátesis. Sin embargo, como en el caso de la nueva planta de bio-PE, se anunció que se paralizaba el proyecto de la planta que, según informaciones iniciales, iba a tener una capacidad de 30.000 ton/año e iba a estar lista para principios del 2013.

Mitshubisi Chemical 1,2
Mitshubisi Chemical ha desarrollado una nueva tecnología para convertir etileno o etanol en propileno directamente. Tanto etileno crudo como bioetenol podrían ser utilizados como materia prima. Hay varias patentes sobre el proceso de catálisis con zeolitas.

Global Bionergies 1,2,5
Por último, mencionar que la empresa francesa Global Bioenergies utiliza una ruta enzimática para obtener bio-isobuteno a partir de glucosa. En 2012, anunció que con ese mismo método podía producir propileno.

Para terminar, se van a destacar empresas que están desarrollando procesos para obtener dos de los bloques modulares sostenibles que pueden intervenir en las rutas de obtención del propileno. Hasta donde se sabe, ninguna de ellas tiene planes programados para producir bio-PP a nivel industrial o para suministrar su bloque modular a otra empresa que lo produzca.
  • Isopropanol: Mitsui Chemical / IFP. 1
    Mitsui Chemical, por un lado, e IFP junto con la Universidad de Wageningen, por otro, están trabajando en procesos similares para fermentar azúcares en isopropanol. Además de ser un precursor del propileno, el isopropanol también se puede utilizar como disolvente y aditivo en combustibles.
  • n-butanol: Cathay Industrial Biotech / Cobalt Technologies, Rhodia y Andritz / Butamax Advanced Biofuels / Green Biologics / Solvert. 1
    Todas estas empresas tienen en común que han desarrollado o están desarrollando procesos para obtener n-butanol. Como en el caso del isopropanol, este compuesto también se puede utilizar en aplicaciones relacionadas con los biocombustibles y como disolvente.

REFERENCIAS
1 P. Harmsen, M. Hackmann: “Green Building Blocks for Biobased Plastics”. Wageningen UR Food & Biobased Research, March 2013.
2 “Bio-Based Chemicals: Value Added Products from Biorefineries”. IEA Bioenergy, Task 42 Biorefinery.
3 V. Venkataraman: “Propy-LENE Supply, Go Greem, On Purpose Technologies for the Future”.


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