A continuación se presenta un resumen y una breve historia del uso de los bioplásticos en la industria automovilística y de la automoción.

Los plásticos en la industria automotriz

Distinguimos 3 áreas en los coches: piezas de coche exteriores, piezas de coche interiores exteriores y textil interior.

Los plásticos representan +/- el 20 % del peso del coche (100 a 150 kg/coche) y los 3 plásticos fósiles más utilizados en los coches son el Polipropileno PP (32%), el Poliuretano PU (17%) y el PVC (16%).

Los plásticos han estado reemplazando a los metales en los automóviles durante los últimos 50 años porque son más baratos, más ligeros (mejor eficiencia en el consumo de combustible) y son materiales de alto rendimiento (mínima corrosión, libertad de diseño, flexibilidad en la integración de componentes, seguridad, confort, potencial de reciclaje y compostabilidad).

Bioplásticos en la industria automotriz

El primer uso de bioplásticos en la industria automotriz se remonta a la década de 1930, pero estamos siendo testigos de un surgimiento en los últimos 15 años. Los fabricantes de automóviles japoneses parecen ser los líderes cuando se trata de utilizar bioplásticos en sus coches; pero el estadounidense Henry Ford fue el pionero. Los bioplásticos más utilizados en la industria del automóvil son:

• Fibras naturales (compuestos)

Los plásticos / polímeros se mezclan con fibras para hacerlos más fuertes y se llaman compuestos. El compuesto más famoso es la "fibra de vidrio", un polímero mezclado con fibra de vidrio. Cuando mezclamos plásticos / polímeros con fibras de fuentes renovables, los llamamos biocompuestos.

Las fibras naturales más utilizadas para reforzar los polímeros / plásticos son la celulosa, la soja, el cáñamo y el lino. Es interesante observar que hemos visto un número increíble de nuevas materias primas de bioplásticos en los últimos cinco años.

• Biopoliamidas (Bio-PA)

Las poliamidas (PA) son termoplásticos de ingeniería con buenas propiedades mecánicas como rigidez, resistencia al calor, resistencia química, resistencia al fuego, buena apariencia y capacidad de procesamiento.

Los compuestos de PA y PA representan alrededor del 10% de las piezas de plástico de los coches modernos. La mayoría de los PA utilizados en aplicaciones de automóviles son de origen fósil.

Rilsan®PA 11 (comprado por Arkema) fue el primer bio-PA que se utilizó en la industria del automóvil. Se deriva del aceite de ricino y se utiliza para tubos flexibles, líneas de combustible, piezas de fricción, conectores rápidos y narices de frenos neumáticos.

DuPont™ Zytel fue también uno de los primeros en ser usado en tanques de radiadores (Toyota Denso y Camrys).

• PLA y compuesto basado en PLA

El PLA es un biopolímero relativamente nuevo en las aplicaciones de automoción en comparación con el Bio-PA. El PLA se ha utilizado tradicionalmente en aplicaciones biomédicas y de envasado.

El PLA se puede utilizar para los componentes bajo el capó, así como para las partes interiores como alfombras, alfombrillas, tapicería y envolturas protectoras utilizadas durante la fabricación y el tránsito de los vehículos.

Algunos PLA ofrecen resistencia al calor de hasta 140°C, resistencia al impacto, resistencia a los rayos UV, alto brillo, excelente coloración y estabilidad dimensional.

El PLA es una excelente alternativa a la mayoría de los poliésteres (PC, PET, PBT), poliestirenos (ABS), poliolefinas (como el PP) y poliamidas (PA6).

• Succinato de polibutileno (PBS)

El succinato de polibutileno (PBS) es un polímero vegetal biodegradable sintetizado a partir de ácido succínico y BDO y un sustituto en aplicaciones automotrices para el polipropileno (PP), el polietileno tereftalato (PET) y el polietileno (PE) debido a la alta resistencia a la tracción y al calor del PBS.

• Polipropileno biobasado (Bio-PP)

El polipropileno (PP) se utiliza en gran medida en los automóviles modernos. El Bio-PP puede sustituir al PP en aplicaciones automotrices tales como (i) parachoques y alerones de parachoques, revestimientos laterales, alerones de techo/bota, paneles de balancines, paneles de carrocería; (ii) salpicaderos y porta salpicaderos, bolsillos y paneles de puertas, consolas; (iii) aire acondicionado de ventilación de calefacción, cubiertas de baterías, conductos de aire, recipientes de presión y protectores contra salpicaduras.

¿Por qué se utilizan los bioplásticos / biopolímeros en la industria automotriz?

La principal ventaja de los plásticos de base fósil es que son más baratos que los bioplásticos. Esto se debe a dos razones: (1) el petróleo crudo es relativamente barato y (2) la impresionante "economía de escala" de los plásticos de origen fósil.

Hay tres ventajas principales de los bioplásticos sobre los plásticos fósiles.

• Sostenibilidad

Es necesario alentar a la industria a través de la legislación de "sostenibilidad" o la autorregulación para aumentar el uso de bioplásticos y biopolímeros. Cada vez hay más preocupaciones y legislaciones para reducir las emisiones de CO2 para evitar el cambio climático. Los plásticos y polímeros de base biológica tienen una huella de carbono más favorable que los plásticos fósiles.

El petróleo fósil no es el recurso más sostenible. Recordemos el impacto ambiental del fracking y los derrames de aceite. Los plásticos biológicos pueden ofrecer un impacto reducido en el medio ambiente en términos de abastecimiento de materiales. Es interesante notar la diferencia entre los bioplásticos de primera, segunda y tercera generación.

Los plásticos biodegradables / compostables pueden ser una valiosa opción para el final de la vida útil.

• Impacto social

El petróleo tiene un impacto social. Las guerras se hicieron en nombre del petróleo. Los bioplásticos ofrecen nuevas salidas al sector agrícola. El dinero iría a los agricultores occidentales en lugar de a los jeques petroleros orientales y reduciría las influencias geopolíticas al mismo tiempo (el precio del crudo depende de la OPEP y de los factores geopolíticos de Oriente Medio).

• Rendimiento

El uso de fibras vegetales permite reducir el peso de ciertos equipos entre un 20% y un 25% (en comparación con las fibras no renovables como la fibra de vidrio).

Uso de bioplásticos por fabricante de automóviles

FORD

Henry Ford (1863-1947) fundó la Ford Motor Company y participó en el desarrollo de la primera línea de montaje de producción en masa. Vio un vínculo entre la agricultura y la industria y fue pionero en el uso de bioplásticos en la industria automotriz.

Década de 1930 - Ford quería usar bioplásticos de soja para reducir el peso de los coches y aumentar la eficiencia del kilometraje. Algunas piezas de automóviles están hechas de bioplásticos de soja.

1941 - La primera carrocería de automóvil hecha con bioplásticos de soja fue inaugurada en 1941. Sin embargo, la producción se detuvo debido a la segunda guerra mundial.

2000 - Ford comienza a utilizar y probar polímeros fabricados con fibras renovables.

2003 - Ford utilizó fibras de PLA para el techo de lona y las alfombras de su Modelo U.

2010 - Ford comienza a usar los tapizados de techo hechos de mezclas de espuma de soya. El revestimiento del techo es un material compuesto que se adhiere al techo interior de los automóviles. Ford incluye espumas BIO-PU a base de soja en todos sus vehículos norteamericanos. Ford está usando Bio-PP de paja de trigo para los contenedores de almacenamiento interior en el Ford Flex y PP de coco para el suelo de carga en el Focus BEV.

2018 - Anuncian la realización de pruebas con bioplásticos fabricados a partir de fibras de plantas de agave.

General Motors GM

GM utiliza BIO-PP a base de madera para los respaldos de los Cadillac DeVille y bio-PP a base de lino para el tapizado y las estanterías del Chevrolet Impala.

2001 - Chrysler fue el primer fabricante de automóviles que utilizó EcoCor, un compuesto de base biológica desarrollado por Johnson Controls que contenía kenaf, cáñamo y polipropileno para los paneles de las puertas del Sebring.

2006 - Mazda comienza a desarrollar bioplásticos bajo la marca Mazda Biotech-material. Teijin y Mazda desarrollaron en conjunto Biofront™, el primer PLA estereocomplejo producido en masa. Se utiliza en la tela de los asientos de coche (Mazda Premacy), pero también para las alfombras de suelo, la cubierta de los pilares, los adornos de las puertas, el panel frontal y el material del techo. Mazda afirma ser el primero en alcanzar un contenido vegetal superior al 80% en el equipamiento interior (Premacy Hydrogen RE Hybrid) y un biofabricado 100% vegetal en las fundas de los asientos.

2014 - Mazda Motor Corporation y Mitsubishi Chemical Corporation anuncian su colaboración para la producción de bioplásticos.

2015: el plástico de base biológica hace su debut en el interior del Mazda MX-5. Estaba compuesto por un 88% de maíz y un 12% de petróleo.

2016 - Mazda lanza un roadster revestido de bioplásticos. Muchos automóviles utilizan una mezcla de metal, policarbonatos a base de aceite y resina pintada para formar su cubierta exterior. Mazda pudo eliminar las emisiones de pintura nocivas a través de sus bioplásticos.

TOYOTA

Toyota ha estado usando bio-poliésteres, bio-PET y PLA. Afirman haber sido los primeros en utilizar el PET a base de caña de azúcar en los revestimientos de los vehículos y otras superficies interiores. El Toyota SAI y el Toyota Prius fueron los primeros modelos en presentar una serie de aplicaciones de bioplásticos como cubiertas para la cabeza, viseras para el sol y alfombras para el piso.

2003 - Utilizaron fibras y tejidos de PLA para las alfombras y biocompuestos de PLA/Kenaf para la rueda de repuesto de la cubierta y el techo translúcido del Prius y del Raum.

2003 – 2015

Toyota se fijó como objetivo que el 20% de todos los componentes plásticos de sus vehículos estén hechos de bioplásticos para el año 2015. Algunos coches Toyota tienen hasta un 60 % de los tejidos interiores hechos de poliéster biobasado.

Mezclaron PLA con PET para el material de tapicería de las puertas y el maletero, y PLA con polipropileno (PP) para las piezas moldeadas por inyección, como las placas de rozamiento y las molduras interiores. Muchos vehículos Toyota tienen cojines de asiento a base de soja (Prius, Corolla, Matrix, RAV4, y Lexus RX 350).

Toyota utilizó DuPont™ Sorona®EP (polímero a base de almidón 20-37%) para las rejillas de ventilación del Toyota Prius 'A' Alpha.

2017 - Toyota utilizó bioplásticos Denso para su sistema de navegación en 2017.

MITSUBISHI

2006 - Mitsubishi Chemical y Faurecia (FR) desarrollaron conjuntamente un bioplástico llamado BioMat que podía ser producido en masa y utilizado para las piezas interiores de los automóviles, como paneles de puertas, molduras y bandas, paneles de instrumentos estructurales, insertos de consola, conductos de aire e insertos de paneles de puertas. BioMat se fabricó a partir de ácido bio-succínico suministrado por BioAmber y bio-PBS.

FIAT

2011 - Fiat y Dupont ganaron el Premio de Innovación Automotriz de la Sociedad de Ingenieros Plásticos en la categoría de medio ambiente por su uso de la poliamida 1010 Zytel RS a base de aceite de ricino en algunas líneas de combustible. La línea Zytel RS es una larga cadena de productos de nylon de origen renovable, entre un 60% y un 100% de bio-materiales.

2012 - Fiat utilizó poliamidas derivadas del aceite de ricino y poliuretanos derivados de la soja en más de un millón de vehículos. Los autos de Fiat para Brasil contenían espumas de asiento de poliuretano con 5% de poliol de soja.

LEXUS

El Lexus CT200h contenía Bio-PE hecho de bambú y maíz en su maletero, altavoces y alfombrillas.

El Lexus HS 250 está equipado con piezas de base biológica, incluyendo la tapicería del equipaje, la tapicería lateral de la capota, los cojines de los asientos, la placa de protección de las puertas y el área de la caja de herramientas.

DAIMLER & MERCEDES BENZ

Daimler mezcla kenaf, lino y sisal en plásticos para sus revestimientos de puertas.

El concept car Biome de Mercedes-Benz es un vehículo que se cultivaría en un laboratorio a partir de biofibras orgánicas. Sería más fuerte que el acero, más ligero que el metal y compostable al final de su vida.

Los modelos de Mercedes-Benz tienen bio-PE de lino en la cubierta del motor y de la transmisión y en los paneles de los bajos.

La cubierta del motor de belleza de Mercedes Benz está hecha de EcopaXX, una poliamida con un 70 % de biobasura (PA4.10) producida por DSM.

BMW

BMW utilizó biocompuestos a base de madera producidos por Johnson Controls para sus paneles, haciéndolos un 20% más ligeros que con los materiales tradicionales. Algunas series de BMW contenían hasta 24 kg de flax y sisal.

PORSCHE

Porsche ha comenzado a diseñar coches con carrocerías fabricadas con materiales compuestos de cáñamo.

El primer coche hecho completamente de bioplástico

Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven han creado el primer coche fabricado completamente con bioplásticos en 2018.

El coche fue creado por un equipo de 22 estudiantes de la Universidad Tecnológica de Eindhoven y se llama Noah. El coche de bioplástico pesa 360 kg (794 libras) sin baterías, aproximadamente la mitad del peso de un coche normal. Las baterías pesan 60 kg (132 libras).

El chasis del coche de bioplástico está hecho de azúcares, la carrocería está hecha de ácido poliláctico (PLA) y el coche es resistente a la intemperie.

El coche de bioplásticos tiene dos motores eléctricos de 15 kilovatios, tiene una velocidad máxima de 100 kmh (74,5 mph) y una autonomía de 240 km (149 millas).

SPORTSCAR

2019 - Un Lamborghini americano impreso en 3D y hecho en casa con PLA y otros plásticos; y los japoneses crean el primer superdeportivo hecho con celulosa y residuos agrícolas.

Demandas relacionadas con los bioplásticos en los automóviles

Los EE.UU. tuvieron varias demandas colectivas contra Honda, Kia y Toyota con la queja de que el cableado de bioplástico tenía un olor a vainilla, atrayendo a los roedores (La demanda colectiva de los EE.UU. contra las piezas de bioplástico para automóviles fue desestimada)