Hydropaper, el reemplazo para el poliestireno expandido.

El problema que apuntamos es al reemplazo de un material indiscriminadamente utilizado por la industria, escasamente reciclable, no biodegradable y muy contaminante, nos referimos al Poliestireno Expandido (EPS). Este material forma parte del packaging de diversos productos electrónicos y no electrónicos para su aislamiento térmico y de impactos. En Costa Rica, se ha prohibido el uso de EPS en utensilios y envases para el transporte de alimentos, a excepción de los embalajes de electrodomésticos y otros usos industriales puesto que no existe un reemplazo. Otros países de Latinoamérica están en vías de tomar medidas similares.

Nuestra solución es el desarrollo Hydropaper, el cual consiste en una fórmula basada en alcohol polivinilico (PVA) y celulosa, la cual se ha logrado mediante la funcionalización del PVA el cual es capaz de unir celulosa y conformar una mezcla altamente resistente a impacto, naturalmente biodegradable, compostable e hidrosoluble sin dejar microplásticos.

La estructura química del Poliestireno PS hace que el polímero no sea biodegradable y sea de difícil reciclaje. Sumado a esto, una vez expandido sus espumas voluminosas ocupan una gran cantidad de espacio generando la necesidad de múltiples viajes para recolectar una cantidad mínima de desechos necesarios para iniciar un proceso de reciclaje indirecto. El reciclaje directo se evita debido a la presencia de aditivos y rellenos. Algunos métodos de reciclaje del EPS son la incineración para la generación de energía (pero puede generar más de 90 compuestos peligrosos) y la depolimerización para la generación del monómero inicial. Para la primera opción, casi no existen incineradores en América Latina ni en el Caribe. El EPS genera una gran cantidad de contaminación del aire durante su síntesis debido a que su monómero es un gas de efecto invernadero. Por ejemplo, en México el consumo de este material está en gran incremento, en cambio en Costa Rica se iniciado ha reducir su uso. 

Según la ONU, para el año 2050 habrá mas plásticos que peces en el océano, lo cual es una catastrófica predicción puesto que gran parte del alimento de los seres humanos proviene del mar.

Hemos identificado que existen países, tales como Costa Rica, que están en etapa de prohibir el uso de EPS, excepto en embalaje de artículos y para usos industriales dado que no han identificado un reemplazo para este material.

En estos momentos, nuestro desarrollo se encuentra en etapa de prototipado a escala de laboratorio (TRL5) y pretendemos proyectar su fabricación a gran escala desde Chile para lograr impactar en la industria del packaging en América Latina. Comenzaremos identificando los países en los cuales estén en vías de regulación y que estén en búsqueda de soluciones. Adicionalmente, hemos identificado los países que poseen la mayor cantidad de importaciones de EPS, los cuales son, México, Brasil, Colombia, Chile, Bolivia, Argentina y Perú. La producción de Hydropaper en Chile se ve beneficiada puesto que en Chile existe una gran cantidad de celulosa, la cual se exporta sin una mayor transformación a productos terminados, por lo tanto, contribuiremos a dar mayor valor a esta materia prima.

El Hydropaper es un material termoplástico a base de un mezcla funcional compuesta principalmente, pero no exclusivamente, de un polímero hidrosoluble y desechos de papel o cartón (celulosa). El material es caracterizado por ser soluble en agua, biodegradable en agua y potencialmente biodegradable en suelo, moldeable con la mano a temperatura ambiente. Esta última característica de moldeabilidad manual, le permite conformarse como un nido de densidad variable donde hilos del Hydropaper se entrecruzan entre sí produciendo de esta manera rellenos a cambio de forma variables que se adapta a la forma, espacio, volumen de un determinado objeto y que gracias a la conformación de nido absorbe una gran cantidad de energía que le confiere propiedades anti-impacto muy valoradas en el packaging de diversos artículos.

Además, existen otras aplicaciones para la generación de formas complejas tales como la impresión 4D, decoración, montaje escenográfico, arte (por ejemplo escultura y modelismo), materiales avanzados y otras estructuras.

Una alternativa de uso del material es: se toma una porción de hilo calibrado, el operador se moja las manos y realiza un nido standard utilizando una tabla de correlación peso / forma. De esta manera produce el nido personalizado según la necesidad del embalaje. Todo el proceso de uso de Hydropaper en packaging puede ser industrializado. Una vez el material anti impacto (sustituto del EPS) ha cumplido su función puede ser fácilmente desechado a través de una recompactación utilizando simplemente agua. El Hydropaper puede ser reciclado a través de técnicas mecánicas seguidas de diluición en material virgen o puede ser simplemente desechado solubilizando el material o reciclado en líneas de reciclado de papel. La tecnología utilizada para la producción del material es un compuesto de mezcla seca procesado a través de extrusoras de polímeros convensionales; sucesivamente, el semi elaborado viene transfromado en un hilo para impresión 3D donde es posible utilizar directamente el hilo y moldearlo manualmente o imprimir 3D la forma deseada en función de la exigencia del objeto que se desea protejer.  El material se presenta versátil, eco-compatible y una vez solubilizado no constituye una fuente de microplásticos.

La innovación es basicamente el reemplazo de un material no biodegradable por uno biodegradable, reciclable y que proviene en su mayoría de fuentes renovables.

Este material ha sido recientemente patentado por unos miembros del equipo (CT Application (UE, USA) n. IB2016/053777 “Highly environmentally sustainable composite material” publicado EP 16745832.2 4/4/2018) pero aun no ha sido industrializado.

El material es versátil para su proceso de moldeado permitiendo gran número de formas 3D y 4D por la capacidad intrínseca del material a activarse con el agua. Su alta capacidad para la absorción de energía, lo hace apropiado para los sectores embalajes, adhesivos, moldeo manual, calzados, stand para exposiciones, etc.

El cambio de un material tradicional como lo es el EPS por un material que modifica su forma permitirá la creación de nuevos modelos de embalaje e impactará en la distribuición de productos evitando los problemas asociados a las espumas voluminosas.

Ademas, abrirá oportunidades para sectores ya presentes en los paises del equipo (Chile e Italia) donde está ampliamente presente la industria de la celulosa. La posibilidad de utilizar materiales de desechos de bajo o nulo costo, revalorizarlo a través un nuevo uso como componente eco-compatible seguramente creará nuevas relaciones comerciales y nuevas cadenas de valor en clave de economía circular.

El impacto previsto de la implementación del Hydropaper son:

• Sustituir el EPS por un material con mayores caracteristicas ecológicas.
• Evitar todos los impactos negativos que produce el EPS a través de un uso equivalente de la nueva solucion.
• Crear una nueva cadena de valor donde sea previsto la reutilización de desechos de celulosa o la reutilización del mismo material objeto del proyecto.
• Crear nuevas profesionalidades vinculadas e nuevas formas de desechar/eliminar los materiales con caracteristicas hidrosolubles e biodegradables.
• Trabajar en Economia Circular, a través de la disminuicion de la cantidad de material utilizado para protejer un objeto y a traves de la reutilización del mismo material para crear nuevas formas ya que es moldeable a mano empleando simplemente agua.
• Ampliar las competencias tecnicas en Latino America y el Caribe a traves de la formacion necesaria para manejar, transformar y desechar materiales con caracteristicas hidrosolubles.
• Ampliar el campo de aplicacion del Hydropaper.
• Introducir en el mercado el Hydropaper como material con una optima relación costo/beneficio.

En relación a los siguientes supuestos: 

• Incremento en la sensibilidad de los consumidores al daño al medioambiente que genera el EPS.
• Regulación Gubernamental al uso de EPS dado la contaminación que genera.
• Interés empresarial por el cambio del embalaje existente por uno mas ecológico.

Actualmente, nuestra solución no está disponible para el mercado puesto que estamos en etapa de prototipado a nivel de laboratorio y debemos trabajar en adquirir las capacidades productivas para su fabricación a gran escala, logrando así penetrar en el mercado con los volúmenes necesarios para ser competitivos y lograr llegar a la mayor cantidad de países.

Dentro de un año, esperamos poder producir cantidades de material suficiente para abarcar el territorio nacional (Chile).

Dentro de 5 años esperamos haber alcanzado México, Colombia y Brasil. Es difícil estimar el nivel de usuarios pero nos enfocaremos en impactar a través de Gobiernos que estén regulando o en vías de regular el uso de EPS y por ende, buscando alternativas para su reemplazo. Una vez reconocido nuestro producto como una alternativa, deberemos impactar a través de la industria del packaging y por ende a los consumidores.

El impacto de nuestra solución es principalmente ambiental debido a que nuestro producto posee grandes características, tales como, es reciclable, reutilizable, biodegradable e hidrosoluble sin dejar microplásticos, es inocuo e inerte y un gran porcentaje proviene de recursos renovables.

El impacto generado por nuestra solución se medirá con la penetración en el mercado en modalidad de diversos productos para el packaging el cual esperamos que sea inversamente proporcional al uso de EPS en este rubro, es decir, con nuestro producto esperamos disminuir e impactar directamente en el uso de EPS, reduciendo y frenando la contaminación ambiental por este producto. Esperamos que el uso de nuestro material se enlace con mecanismos de reciclaje de papel dado que es totalmente compatible con este proceso, fomentando el reciclaje y la reutilización del material. El mecanismo de impacto a su vez será social debido que será a través de los gobiernos que estén buscando soluciones para regular el uso de EPS y de esta manera poder encaminar la entrada a la industria del packaging en esos países, lo cual impactará directamente a la población.

Durante el próximo año pretendendemos lograr captar el capital ya sea público o privado, necesario para la implementación de una planta para producir Hydropaper a gran escala y lograr así la producción en Chile. 

En los próximos 5 años pretendemos haber triplicado la producción y alcanzado los mercados esperados.

Las barreras existentes son principalmente financieras debido a que la industrialización de este desarrollo requiere maquinaria de elevado costo ya que involucra una máquina de turbomezclado y otra maquinaria pelletizadora. Estas maquinarias requieren de una estructura construida especialmente para estos fines. 

Poseemos las capacidades técnicas para poder llevar a cabo el proyecto y lograr la implementación de la planta procesadora. 

La metodología para enfrentar la principal barrera del presente proyecto, la financiera, es abordar en una etapa inicial, el levantamiento de capital de riesgo disponible en estamentos gubernamentales para este caso CORFO Chile y además de organismos internacionales de apoyo financiero como lo es el BID. En una segunda etapa, generaremos recursos mediante la venta del producto. Una tercera etapa es levantamiento de capital privado para obtener los recursos faltantes. 

En el largo plazo de 5 años, para la ampliación de la planta se recurrirá a recursos propios generados por la venta del producto y el saldo será levantamiento de capital privado.

Creemos que existe una oportunidad importante en diferentes mercados de LATAM debido a que cada vez más países adoptan legislaciones que alientan uso de plásticos biodegradables al tiempo que prohíben los plásticos no biodegradables. Ello no hace otra cosa que reflejar la gran preocupación de los ciudadanos de estos países por la problemática ambiental cuyos efectos son día a día más palpables. Si bien existen numerosas soluciones biodegradables para paliar tal problemática, llámese bolsas compostables (reemplazan al PP y PE), sorbetes vegetales (reemplazan al PP), vajilla compostable, etc. En lo que respecta al poliestireno expandido, pese a su gran consumo no existe una solución alternativa a la no biodegradable. En resumen, ante regulaciones ambientales más estrictas en LATAM, ante la conciencia ambiental más fuerte de las ciudades, ante la falta de sustituto bio para el PS y ante el gran consumo del mismo, creemos que Polypaper tiene un gran potencial de mercado. 

Finalmente, hemos identificado que los principales consumidores de EPS en América Latina y el Caribe son, en orden descendente, México, Brasil, Colombia, Chile, Bolivia, Argentina y Perú.

Nuestro equipo es interdisciplinario con gran capacidad de I+D, productiva y comercial y puede enfocarse al 100% en el presente desarrollo.

• Prof. Alberto Cigada, Politécnico de Milano - Italia.
• Prof. Emo Chiellini, Universidad de Pisa – Italia-
• Luca Landini, CEO LMPE. Italia
• Ing. Lucía Pérez Amaro, PhD. – Universidad Simón Bolivar – Venezuela.
• Tommaso Guazzini, PhD. – Universidad de Pisa – Italia.
• Juan Ignacio Reges. Argentina.
• Facundo Reges. UCA - Argentina.
• Ing. Alexis Arias. – UTEM – Chile.
• Ing. Loreto Mendoza. – UTEM – Chile.
• Felipe Beltran, PhD. UACh – Chile. BQ. Francisca Cardenas. UACh - Chile.

El equipo de Bioxiplas consta de 4 profesionales dedicados a la fabricación y venta de artículos en base a resinas amigables con el medioambiente, este equipo posee dos ingenieros y dos bioquímicos los cuales poseen gran capacidad de trabajo en I+D.

Nuestro aliado estratégico, el laboratorio LMPE, posee una amplia experiencia en materiales hidrosolubles, en materiales biodegradable, en formulación y desarrollo de compuestos poliméricos con diferentes mezclas orgánicas provenientes de los desechos de elaboracion de nueces, girasoles, celulosa, madera.

En particular, la experiencia madurada en el campo de los materiales hidrosoluble comprende el desarrollo de mas de 73 formulaciones destinadas a satisfacer diversos sectores industriales.

LMPE posee 800 m2 de área de laboratorio miradas a la caracterización térmica, mecánica y estrutural de compuestos poliméricos asi como una unidad dedicada a la determinación de la biodegradabilidad de los materiales en diferentes condiciones ambientales como compost, suelo y aguas dulces y saladas.

Dentro del comitee cientifico de LMPE es presente el Prof. Cigada que co-participa en la presente propuesta. 

Finalmente, el equipo de Infhidro posee una gran capacidad de comercialización de productos amigables con el medioambiente en gran parte del mundo.

En estos momentos nuestro aliado estratégico es el Laboratorio LMPE, el cual posee gran capacidad de investigación y desarrollo. Con este laboratorio poseemos acuerdo de cooperación y confidencialidad y estamos trabajando en conjunto la industrialización de este desarrollo en Chile con Bioxiplas como transformador con mas de 10 años de experiencia e Infhidro quien es comercializador de productos de PVA a nivel mundial.

Generaremos nueva razón social para el escalamiento del desarrollo.

Hasta ahora estamos trabajando en generar relaciones con fabricante PVA, plantas productoras de celulosa en Chile, fabricantes de maquinaria, entidades de apoyo financiero, potenciales usuarios, empresas certificadoras y organismos medioambientales de los países de LATAM y Caribe.

Aliados claves: BID, Corfo Chile, Industria productora de celulosa y PVA, industria recicladora de cartones. Actividades claves: Validación comercial, certificaciones, producción industrial. Recursos Claves: Inversión instalación planta US$1.000.000, capital de trabajo US$200.000.- Propuesta de valor: Material de embalaje 100% biodegradable-compostable-reutilizable-reciclable. Sustituto del poliestireno expandido. Relación con el cliente: B to B orientados a soluciones económico-ambientales. Canales de distribución: Distribución directa mediante empresas de transporte. Segmento de clientes: Clientes con orientación en el cuidado del medio ambiente con un producto ecológico y clientes con necesidades regulatorias ambientales que ven afectados sus productos o embalajes en el sector de la distribución. Estructura de costos: Materias primas 60%, Mano de Obra 15%, Depreciación 10%, Gastos Generales 10%, Servicios laboratorios y certificaciones 5%. Estructura de Ingresos. 100% Venta de granza.

Al encontrarnos en una etapa inicial de prototipo a escala de laboratorio (TLR5), es necesario contar con fondos ahora para poder validar la producción a escala industrial. Dentro de nuestros análisis y proyecciones, esperamos poder adquirir una planta capaz de procesar 1000 toneladas de producto en formato de granza para alcanzar un valor final competitivo de aproximadamente 3 dólares por kilogramo. 

Con esta producción lograremos ser autosuficientes y obtener ganancias a partir de las ventas desde el 2 año de ejecución.

Desde el punto de vista de lo tangible es indudable que el ser seleccionados por el Grupo BID nos ayudaría a derribar las barreras financieras que tiene cualquier proyecto en su etapa inicial. Desde lo intangible nos ayudaría a potenciar la divulgación de nuestra propuesta lo que haría que organismos gubernamentales lo puedan plantear como una solución a la problemática del poliestireno expandido. Así mismo lograríamos la exposición necesaria para que empresas, institutos de investigación, inversores, etc se puedan sumar a nuestro proyecto generando sinergias necesarias para potenciar el impacto del mismo. 

Organizaciones sin fines de lucro: 

ONG medioambientales para la concientización sobre la problemática del EPS y su posible reemplazo con Hydropaper. 

Cooperativas recolectoras y recicladoras de cartones para la obtención de materia prima para su posterior valorización. 

Organismos educativos para la concientización en los jóvenes sobre la problemática del EPS y su solución. 

Organismos de responsabilidad empresaria (RSE) para que nos ayuden a crear conciencia en las empresas a fin de que utilicen el Hidropaper en procesos o productos comercializados por las empresas. 

Organizaciones con fines de lucro:

Empresas proveedoras de materia prima para la obtención de la misma Empresas que utilicen actualmente EPS para que sea reemplazado por Hydropaper. Desde este punto de vista la asociación con estas empresas permite customizar nuestro producto de acuerdo a las necesidades de la mismas y generar un efecto llamada en potenciales interesados.