La alta huella de carbono de los plásticos, impulsada por su dependencia de combustibles fósiles como materia prima y fuente de energía, resultó en aproximadamente 2 gigatoneladas (Gt) de emisiones de dióxido de carbono equivalente (CO 2 e) en 2019. 

En parte contribuyendo a estas altas emisiones acumuladas, la tasa de aumento en la producción de plástico ha superado a todos los demás materiales a granel y se espera que se duplique en cantidades de producción anual para 2050. Además, el sector petroquímico continúa teniendo un poder significativo en términos de valor económico, representando 4 billones de dólares estadounidenses (USD) en ventas en 2019. Debido a una escala cada vez mayor de producción esperada, los plásticos están en camino de contribuir al 15% del presupuesto mundial de carbono para 2050. Para alcanzar los objetivos de 2 °C establecidos por el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC), se necesita urgentemente un cambio drástico en la forma en que actualmente producimos y desechamos los plásticos.

Es importante destacar la interdependencia de las industrias de compuestos derivados del petróleo (p. ej., plásticos convencionales, fertilizantes) con las industrias de energía fósil. Estimaciones recientes han sugerido que más del 10% de la demanda mundial de petróleo se utiliza para productos petroquímicos. 

Los compuestos utilizados para formar plásticos actualmente se coproducen de manera económica con combustibles (p. ej., gasolina, diésel) y el equipo para producir estos compuestos es intensivo en capital, lo que puede afectar los esfuerzos de descarbonización para plásticos. Ha habido un creciente interés en el sector petroquímico para diversificar sus materias primas. Se ha teorizado que los plásticos pueden actuar como un sumidero de carbono cuando se combinan energía renovable, reciclaje y materias primas totalmente de base biológica o basadas en CO 2 para la producción de plástico. 

Sin embargo, la capacidad de implementar con éxito el uso de energía renovable, materias primas alternativas y tecnologías de reciclaje dependerá de varios factores como la disponibilidad de recursos, la demanda de energía y el potencial de mercado de diferentes tecnologías de plásticos. Aquí, estudiamos los efectos acumulativos de factores como la fuente de electricidad, la fuente de materia prima, las prácticas de gestión de residuos, el potencial de mercado de varios plásticos y los recursos biogénicos necesarios sobre la capacidad de los plásticos para ofrecer emisiones netas negativas de gases de efecto invernadero (GEI).

En este trabajo, utilizamos modelos armonizados de análisis del ciclo de vida (ACV) para cuantificar las vías de GEI con impacto neto negativo. En concreto, consideramos tres plásticos de origen biológico biodegradables: ácido poliláctico (PLA), almidón termoplástico (TPS) y polihidroxibutirato (PHB), así como seis plásticos de origen biológico no biodegradables: tereftalato de polietileno (Bio-PET), polietileno de alta densidad (Bio-HDPE), cloruro de polivinilo (Bio-PVC), polipropileno (Bio-PP), poliuretano (Bio-PUR) y tereftalato de politrimetileno (Bio-PTT). Los plásticos de origen biológico biodegradables se incluyen en esta investigación debido a su uso previsto y su idoneidad única en aplicaciones como el envasado de alimentos, donde la contaminación puede inhibir la capacidad de reciclarlos eficazmente. 

Las emisiones de GEI asociadas con la gestión del fin de la vida útil (EoL) de los plásticos de origen biológico también se consideran para varios tratamientos que incluyen: vertedero, incineración, compostaje, digestión anaeróbica, reciclaje termomecánico y reciclaje químico. Para modelar el impacto de la implementación de varias tecnologías y escenarios de gestión de residuos, evaluamos la utilización potencial de cada tipo de plástico a escala global. Al examinar estos factores y el porcentaje de energía suministrada por renovables, se identifican varios escenarios de emisiones netas negativas de GEI, así como umbrales más allá de los cuales se producirían emisiones de carbono negativas. Además, utilizamos los niveles de preparación tecnológica (TRL) y una evaluación de la disponibilidad de recursos para determinar el nivel de reducción de GEI que podría lograrse a corto (para 2030), mediano (para 2040) y largo plazo (para 2050).

Existe una creciente urgencia por descarbonizar la producción de plástico, dada su elevada huella de carbono y el rápido crecimiento de la demanda. En el estudio, se destacan las vías para la absorción de carbono y el almacenamiento temporal (es decir, emisiones netas negativas de gases de efecto invernadero) de plásticos a escala global para 2050. Nos centramos en los plásticos de origen biológico y consideramos su posible sustitución en el mercado, la integración de energías renovables y las prácticas de gestión de residuos. 

El análisis revela que lograr emisiones netas negativas requiere un alto nivel de las tres estrategias. Por ejemplo, alcanzar un 60 % de plásticos de origen biológico aún requiere un 100 % de energía renovable y un 90 % de reciclaje, mientras que un 40 % de reciclaje requiere un 90 % de plásticos de origen biológico con un 100 % de energía renovable. Maximizar las tres variables podría almacenar hasta 270 millones de toneladas métricas de equivalentes de dióxido de carbono para 2050. Para 2030, las emisiones anuales de plásticos podrían reducirse en un 58% en comparación con los niveles actuales sustituyendo el 41% de los plásticos derivados del petróleo por alternativas de origen biológico, haciendo la transición a una energía 100% renovable y reciclando el 27% de los plásticos al final de su vida útil.