PROYECTO #36:
ENVASES COMPOSTABLES - ECOPHAC
RESUMEN
EL tiempo de degradación de los plásticos de origen petroquímico es un problema apremiante en la actualidad. Derivado de esta situación se encuentra la acumulación de grandes masas de plástico en el ambiente. Según estudios recientes, esta situación conlleva a la emisión de gases de efecto invernadero procedentes de su degradación. Para dimensionar la escala de este problema, solo en Bogotá se producen alrededor de 4200 Toneladas de plástico por día, del cual solo el 15% se recicla, terminando un total de 3570 toneladas en los rellenos sanitarios y ecosistemas aledaños*. Con el fin de contribuir a la mitigación y reversión de esta situación, el gobierno nacional dentro de su plan de desarrollo en el periodo 2018 – 2022 introdujo la estrategia de economía circular junto con la resolución 1407 de 2018 del ministerio de ambiente que establece que los productores de empaques y envases tienen la obligación de formular, implementar y mantener actualizado un Plan de Gestión Ambiental de Residuos, que fomente el aprovechamiento y el ecodiseño de los mismos. En el marco de esta política encaminada al uso de productos ecoamigables y el desarrollo sostenible, la agroindustria La Ceiba, presenta su modelo de negocio ecológico y sustentable. La empresa se dedica a la fabricación de productos naturales y de origen orgánico. Dentro de su catálogo de productos se encuentra la crema hidratante Ekocare, a base de leche de cabra, miel de abejas, entre otros. Este producto, que cuenta con el aval de negocios verdes de CORTOLIMA, presenta la necesidad de reemplazar su envase actual de polipropileno por un envase completamente compostable y de origen orgánico, que se ajuste a su modelo de negocio y política empresarial. Por tal motivo, en el presente proyecto se ha diseñado un envase que cumple con los requerimientos técnicos, de calidad exigidos para un envase de grado cosmético. Adicionalmente se ha buscado mantener una relación costo – beneficio accesible para La Ceiba. Dentro de este contexto se diseñó ECOPHAC, un envase completamente compostable a base de una resina de polihidroxialcanoatos (PHA), comercializada por la empresa española Ercros S.A, que cumple con todos los requerimientos técnicos para contener el producto. Además, cuenta con las certificaciones propias de compostabilidad y es apto para procesos de inyección. El proceso del diseño contempla la simulación del comportamiento mecánica del envase y su apariencia.
*Información tomada de GreenPeace Colombia
Julián Camilo Herrera Rodríguez
Tiene 20 años, actualmente cursa noveno semestre de ingeniería química en la Universidad Nacional de Colombia, principal interés en el área de gerencia y gestión de proyectos y seguridad en procesos.
Juan Camilo Ramírez Ospina
Tiene 21 años, actualmente cursa sexto semestre de diseño industrial en la Universidad Nacional de Colombia, principal interés en movilidad sostenible.
Juan Sebastian Piña Jaramillo
Tiene 21 años, Estudiante de Ingeniería mecatrónica de Séptimo semestre de la Universidad Nacional de Colombia, interesado en el desarrollo de nuevos productos.
Andrés Felipe Tovar Parada
Tiene 22 años, estudiante de noveno semestre de ingeniería química en la Universidad Nacional de Colombia, su perfil profesional se orienta al área de gestión empresarial, emprendimiento y relaciones publicas.
Vannesa Rueda Chicaiza
Tiene 26 años, actualmente cursa noveno semestre de ingeniería química en la Universidad Nacional de Colombia , principal interés en el área de procesos y desarrollo de productos sostenibles.
Lina María Chacón Rivera
Magíster en ingeniería ambiental e ingeniera química de la Universidad Nacional de Colombia. Actualmente docente ocasional en al Universidad Nacional de Colombia en TPI con 10 años de experiencia docente. Con más de 15 años experiencia en formulación y desarrollo de proyectos productivos enfocados en el manejo sostenible de los recursos naturales, experta en seguimiento y Control de procesos productivos enfocados en el marco de la gestión ambiental y producción más limpia; trabajó con equipos de alto desempeño, Control de procesos productivos y ambientales
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PROBLEMATICA
La acumulación de plásticos en los océanos y vertederos ha causado un impacto ambiental negativo sobre el ecosistema. Greenpeace informa que cada año muere más de un millón de aves y cien mil mamíferos a causa de la acumulación de plástico. Según estimaciones en el año 2017, fue de 150 millones de toneladas, ingresando al ambiente anualmente 8 millones de toneladas; y se espera que esta cifra incremente para el 2030 a 16 millones de toneladas y para el 2050 a 32 millones de toneladas, encontrándose más plástico que peces en el océano. Solo Para el 2019 el consumo de plástico en Colombia fue de 1.250.000 toneladas por año, además la industria del plástico en Colombia consumió cerca del 20% del total del petróleo que produce el país. Lo más impactante, sin embargo, son los patrones de consumo y prácticas de gestión de residuos actuales, que de continuar iguales, para el año 2050 habrá aproximadamente unas 12 mil millones de toneladas de basura plástica en los vertederos y en el medio ambiente, causando así el deterioro de los ecosistemas y contribuyendo al calentamiento global debido a la emisión de gases de efecto invernadero metano y etileno, provenientes de su descomposición en presencia de radiación solar.
OBJETIVO
Con el fin de satisfacer la necesidad de la agroindustria La Ceiba de implementar un envase coherente con sus productos y los lineamientos de su política empresarial, se busca desarrollar y diseñar un envase construido sobre un material biodegradable, compostable y de origen orgánico que cumpla con los requerimientos técnicos, químicos y mecánicos necesarios para su uso y comercialización como envase de grado cosmético.
ECOPHAC: Envases ecológicos, compostables, estandarizados. Una alternativa para la industria verde.
PROPUESTA DE VALOR
ECOPHAC es un envase completamente biodegradable y compostable que cuenta con todos los estándares de calidad para ser usado en productos cosméticos y alimenticios, con características similares a los plásticos convencionales como baja permeabilidad de agua y aplicaciones para procesos de inyección y soplado. Su tiempo de degradación en compostajes domestico es de aproximadamente 1 año, disminuyendo este tiempo a 6 meses en compostajes industriales, permitiendo disminuir así el impacto ambiental causado por los plásticos convencionales y su acumulación en los ecosistemas.
DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO (ALCANCE)
Proponer el envase compostable de grado cosmético para el producto Ekocare de la empresa La Ceiba, hecho con base en las propiedades de la resina de origen natural ERCROSBIO PH016 de la empresa ERCROS S.A. El producto surge como un proyecto de la asignatura TPI de la facultad de ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá desarrollado por el equipo 36 bajo la guía de la profesora Lina María Chacón Rivera y en colaboración con el profesor César Augusto Sierra Ávila. El target son todas las empresas y negocios verdes que comercializan sus productos naturales u orgánicos en envases tradicionales de polímeros de origen petroquímico, y, que dentro de su política se preocupan por acatar los modelos económicos y resoluciones que dispone el gobierno nacional encaminadas a reducir el uso de plásticos desechables, su disposición inadecuada y su acumulación en los rellenos sanitarios. Además, se pretende presentar a ECOPHAC como una alternativa para la nueva generación de negocios verdes, con todos los beneficios de una imagen amigable con el medio ambiente y todas las garantías de un envase estandarizado.
El avance del proyecto en el marco del curso de TPI llegaría hasta un TRL nivel 2, donde se alcanza un diseño conceptual del envase y una simulación que permite identificar las propiedades mecánicas del mismo. Para poder dar continuidad al proyecto y realizar el primer prototipo físico, así como sus pruebas mecánicas y de estabilidad química, se necesita una inversión inicial que permita llevar a cabo esta prueba piloto, de la misma manera también se plantea realizar el desarrollo del material como tal, partiendo de las cepas capaces de producir el polihidroxialcanoato con el fin de elaborar nuestra propia resina.
ACTORES
El actor directo del proyecto es la agroindustria La Ceiba, que ha planteado la necesidad original del producto. La Ceiba se constituye como una agroindustria y principalmente como un negocio verde, que busca implementar un modelo piloto de encadenamiento productivo del sector ovino y caprino de manera sustentable en la comunidad de Prado - Tolima, generando productos naturales con valor agregado para su comercialización en tres líneas de negocio: La Ceiba Steak, dedicada a la fabricación de cortes de cordero y cabrito, carnes para hamburguesas y chorizos, Ekocare: Nutrición para la piel, que consiste en una crema hidratante con ingredientes naturales como aloe vera, miel, cera de abejas, leche de cabra y grasa de ovino y La Montañita, dedicada a la obtención de productos apícolas como miel, polen y bebidas alcohólicas.
La Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá se constituye como un actor al permitir los espacios como TPI, para desarrollar este tipo de proyectos y poner a la disposición personal experto y capacitado para la asesoría del desarrollo del producto.
Ercros S.A, proveedor de la resina necesaria para la elaboración del envase, JAGO DIGITAL S.A.S, proveedor de la etiqueta ecológica y COENPLAS S.A, son actores directos para la elaboración del envase.
PROCESO
A partir de las necesidades de la ceiba, se diseñó el prototipo de envase ECOPHAC por medio de herramientas computacionales de análisis. Se trata de un envase colapsible diseñado con base en la propiedades de la resina polimérica ERCROSBIO PH 016 de la empresa Ercros S.A.. Tanto el material del envase como el de la etiqueta son biodegradables. Basados en el prototipo propuesto se realizarón diversas pruebas para estimar la resistencia del envase para diferentes tipos de cargas, que se pueden generar durante su transporte y uso. Las propiedades hidrofóbicas del material convierten al envase en un buen contenedor para la crema Ekocare. A continuación se muestran algunas características importantes del envase diseñado.
Material: ErcrosBio PH 016
Capacidad: 75mL
Tapa: Tipo DiskTop
Peso envase: 32g
Dimensiones: 70x133x45 mm
Costo por unidad: COP$1792*
INFORMACIÓN TÉCNICA
*Costo por unidad calculado para una producción de 12500 unidades. Incluyen costos de materia prima, importación y manufactura
DISEÑO
Se diseñó un envase colapsible que dispensa crema cuando sus paredes son presionadas. Una tapa tipo "disk top" mantiene el envase cerrado.
La geometría del cuerpo del envase cuenta con modificaciones en su contorno para permitir un mejor agarre mientras es utilizado.
El envase será fabricado con un polímero compostable con base en PHA de la empresa Ercros S.A. La etiqueta será impresa con tintas ecológicas, lo que permite que al final de su vida útil se someta a un proceso de compostaje, en el cual se convierte en materia orgánica que nutre los suelos.
En el proceso de diseño se realizaron simulaciones de la resistencia del material bajo diferentes cargas, usando software especializado. Con esta información se puede tener una idea de la resistencia del material. Por ejemplo, se comprobó que el envase puede soportar un peso de 6 kilogramos sin sufrir daños. Además, soporta una presión interna de 24 kiloPascales (cercano a 1/4 de atmósfera más).
OPINIÓN DE NUESTRO CLIENTE
Lo invitamos a escuchar la opinión de John Jairo Gonsález, especialista en ciencia y tecnología cosmética de la Universidad Nacional de Colombia, quien ha trabajado con la Ceiba en el desarrollo de la crema Ekocare.
DESCARGABLES
Infografía
Resumen Ejecutivo
Brief ECOPHAC
Informe simulación ECOPHAC
Planos ECOPHAC
Ficha técnica
PH016
HORARIO DE ATENCIÓN
El grupo numero 36 estará disponible para responder sus dudas y comentarios el miércoles 24 y jueves 25 de junio en el horario de 2pm a 6pm y el viernes 26 de junio en el horario de 2pm a 4pm, en el siguiente link de meet:
