polimeros degradables

OBSERVATORIO DEL PLÁSTICO Informe Técnico nº 6 http://www.observatorioplastico.com

POLÍMEROS BIODEGRADBLES. INFORME DE VIGILANCIA TECNOLÓGICA

(2005-2008)

IT

6

© AIMPLAS Instituto Tecnológico del Plástico (www.aimplas.es), 2008 2

INFORME TÉCNICO Nº 6

POLÍMEROS BIODEGRADBLES. INFORME DE VIGILANCIA TECNOLÓGICA

(2005-2008)

© AIMPLAS Instituto Tecnológico del Plástico.

Mayo 2008

Autor: Álvaro Estrada Luna

AIMPLAS. Departamento de Información Técnica

Editado por: AIMPLAS Instituto Tecnológico del Plástico

València Parc Tecnològic. C/Gustave Eiffel, 4 46980 Paterna (Valencia) ESPAÑA

Publicado en: Observatorio del Plástico

(www.observatorioplastico.com)

© Prohibida su reproducción total o parcial


PRESENTACIÓN El presente informe técnico es uno de los productos de información ofrecidos por AIMPLAS Instituto Tecnológico del Plástico, a través del Observatorio del Plástico (www.observatorioplastico.com).

El objetivo de estos informes es dar a conocer de una forma clara y rápida una tecnología emergente (maquinaria, proceso, materia prima, aplicación, etc.) que suponga ante todo una oportunidad de negocio para nuestro sector.

La forma de selección de los temas de estos informes viene determinada tanto por la propia información recopilada desde el Observatorio como desde las líneas de trabajo más avanzadas llevadas a cabo desde los grupos de investigación de AIMPLAS.

El presente documento, sólo pretende ser un escueto resumen de la tecnología propuesta, ya que sobre esta misma materia, podrá ampliar información en el ya mencionado Observatorio del Plástico.

Si lo desea, a través del Departamento de Información Técnica de AIMPLAS ([email protected]), puede realizar consultas más precisas y solicitar tanto un estado del arte o informe personalizado como suscribirse al Boletín de Vigilancia Tecnológica sobre Polímeros Biodegradables.

La implantación de una nueva tecnología requiere de la realización de un cuidadoso plan de negocio que defina los mejores mercados y productos a los que dirigir nuestro esfuerzo tecnológico e inversor. Este informe quiere ser un revulsivo para provocar ese cambio tecnológico en nuestra industria, siempre con el apoyo de AIMPLAS como centro tecnológico especializado en la materia.

Los usuarios registrados disponen de la versión electrónica de este documento en la web del Observatorio del Plástico.

La información contenida en este informe ha sido actualizada con fecha: mayo 2008.

AIMPLAS Instituto Tecnológico del Plástico Departamento de Información Técnica (DIT)


Índice de contenidos

INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................................6

I.- ENTORNO ECONÓMICO............................................................................................................8

1.1 EL AUMENTO DE LA DEMANDA .....................................................................................................8 1.2 CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN ......................................................................................................9 1.3 CRECIMIENTO SEGÚN SU APLICACIÓN ......................................................................................9 1.4 OPORTUNIDADES .........................................................................................................................11 1.5 VOLUMEN DE MERCADO ..............................................................................................................13 1.6 OTROS FACTORES A CONSIDERAR ............................................................................................14 1.7 EL CRECIMIENTO DE LA TECNOLOGÍA ......................................................................................15 1.8 ALIANZAS EMPRESARIALES .......................................................................................................16 1.9 EMPRESAS CON PRESENCIA SIGNIFICATIVA EN EL MERCADO............................................16 1.10 CONCLUSIONES ANÁLISIS ECONÓMICO................................................................................18

II.- ENTORNO CIENTÍFICO ........................................................................................................19

2.1 PUBLICACIONES CIENTÍFICAS ..................................................................................................19 2.2 PATENTES ......................................................................................................................................22 2.3 PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN...............................................................................................25 2.4 REDES TECNOLÓGICAS Y ASOCIACIONES EMPRESARIALES ................................................26 2.5 NORMAS TÉCNICAS......................................................................................................................27 2.6 LEGISLACIÓN ................................................................................................................................28 2.7 CONCLUSIONES ANÁLISIS CIENTÍFICO..................................................................................30

III.- CASOS DE ÉXITO ...................................................................................................................31

IV.- CONCLUSIONES ......................................................................................................................35


Índice te tablas y gráficos

Pág

Tabla 1 Demanda de plásticos degradables en EE.UU 8

Tabla 2 Crecimiento de la demanda de plásticos degradables en EE.UU por materia prima.

9

Tabla 3 Sectores motrices plásticos biodegradables (crecimiento en toneladas)

10

Tabla 4 Precio PLA 1997-2008 (EUR/Kg) 13

Tabla 5 Mercado mundial de bioplásticos 2008-2010 (facturación) 13

Tabla 6 Porcentaje de residuos reciclados a escala mundial (por material)

14

Tabla 7 Número de patentes por empresa y distribución geográfica (1980-2007)

23

Tabla 8 Proyectos financiados por la UE. 25

Tabla 9 Redes Tecnológicas 26

Tabla 10 Normas técnicas referidas a plásticos biodegradables 28

Gráfico I Capacidad mundial de fabricación de bioplásticos (European Bioplastics)

9

Gráfico II Capacidad global para la producción de bioplásticos (Bioplastics24)

9

Gráfico III Media de crecimiento anual 2007-2012 10

Gráfico IV Mercado para los polímeros biodegradables por aplicación. Previsión 2010

11

Gráfico V Tendencia precios del barril de petróleo (precio en USD) 12

Gráfico VI Precios principales commodities 2003-2008 12

Gráfico VII Precio PLA 1997-2008 13

Gráfico VIII Bioplásticos: Evolución de la facturación 2005-2020 (Mio EUR) 14

Gráfico IX Tratamiento de residuos en la Unión Europea (2006) 15

Gráfico X Crecimiento tecnologías medioambientales 2005-2020. 15

Gráfico XI Evolución publicaciones científicas 19

Gráfico XII Número de publicaciones científicas por países 20

Gráfico XIII Comparativa por países de publicaciones científicas editadas 20

Gráfico XIV Comparativa por países de publicaciones científicas editadas. Porcentaje de crecimiento desde 1999

21

Gráfico XV Crecimiento de las publicaciones científicas por año y país (1998-2007).

21

Gráfico XVI Principales empresas por número de patentes (1980-2007). 22

Gráfico XVII Representación gráfica distribución geográfica patentes (1980-2007)

23

Gráfico XVIII Patentes según aplicación (1980-2007) 24


INTRODUCCIÓN Cada año se publican miles de nuevas patentes, ponencias de congresos, artículos técnicos, páginas web especializadas, etc. por lo que los técnicos de las empresas no tienen tiempo para dedicar al filtrado de tanta información y se ven desbordados. Esta situación ocasiona que las decisiones estratégicas a veces se deben tomar con la inseguridad de no haber accedido al máximo de información posible. Dentro de las limitaciones de cada caso particular, la vigilancia tecnológica trata de solventar este problema. Para ello, debe alertar sobre cualquier innovación científica o técnica susceptible de crear oportunidades o amenazas para las empresas, con el fin de contribuir a su supervivencia y crecimiento, y con un objetivo último: aprovechar las oportunidades, y combatir las amenazas que puedan presentarse. Sin embargo, cuando la empresa ya ha detectado la tecnología de su interés, también es función de la vigilancia tecnológica controlar su desarrollo y evolución, para poder establecer en todo momento en qué situación industrial y en qué condiciones competitivas se encuentra dicha tecnología. El Departamento de Información Técnica de AIMPLAS, en su trabajo Polímeros Biodegradables: Informe de Vigilancia Tecnológica 2005-2008, se postula como un ejemplo de este último caso, recogiendo datos e informaciones que permitan conocer diferentes aspectos sobre los polímeros biodegradables y valorar su evolución en los últimos años a nivel global, principalmente desde 2005. Con este fin, el estudio recoge las nuevas áreas de aplicación que han ido apareciendo, describe su evolución en el mercado, detecta qué fabricantes se han ido sumando a los ya posicionados, enumera las tendencias normativas y legislativas que regulan su fabricación, comercialización y uso, presenta las iniciativas y/o proyectos públicos que han apoyado esta tecnología, recoge los nuevos materiales que se están utilizando y explotando, y refuerza sus conclusiones a través de datos documentales y casos de éxito. El Informe fue presentado durante el III Seminario Internacional sobre polímeros biodegradables y composites sostenibles 2008 (www.polimerosbiodegradables.com) celebrado en marzo de 2008 en la ciudad de Valencia (España). Se pretende dar continuidad a este tipo de informes coincidiendo con las sucesivas celebraciones del mencionado Seminario Internacional, así para marzo de 2011 está prevista la edición del 3er informe que analizará la evolución del año 2008 al 2011. El presente trabajo tiene la siguiente estructura:

1. Análisis del entorno ECONÓMICO Se analizan diversas variables económicas tales como; la evolución de la demanda de polímeros biodegradables en los últimos años y su proyección en el futuro, tendencia de la producción, decrecimiento de los precios, compañías que se postulan como líderes en el sector, etc. Para la realización de esta parte se ha contado con fuentes externas debidamente recopiladas.


2. Análisis del entorno CIENTÍFICO Trabajo de análisis bibliométrico que pretende argumentar desde los datos de publicación científico-tecnológica la evolución al alza experimentada por esta tecnología en los últimos años. Forma parte de este análisis: publicaciones científicas, patentes, estándares, redes tecnológicas, etc.

3. Casos de ÉXITO Conocer los casos de productos biodegradables ya en el mercado, sin duda alguna ayuda a la implantación de esta tecnología. Se mencionan algunos casos de éxito en diferentes aplicaciones industriales para reflejar la presencia industrial y las posibilidades de estos materiales en la actualidad.

ADVERTENCIA: Uso de la terminología Para la redacción del presente informe se ha utilizado indistintamente términos como “polímeros biodegradables”, “biopolímeros”, “bioplásticos”, etc. siendo su alcance el marcado por la norma UNE-CEN/TR 15351 IN (2008) “Plásticos: Guía terminológica en el campo de los plásticos y polímeros degradables y biodegradables”. En cualquier caso, no han sido tenidos en cuenta los polímeros con base en la biotecnología de amplio uso en sectores como la medicina.


I.- ENTORNO ECONÓMICO El análisis económico de una tecnología nos ayuda a conocer su evolución en el mercado, y comprender de esta forma si estamos o no ante una etapa de crecimiento. Conocer los factores que provocan esta situación es muy importante para saber si debemos adaptarnos ante una nueva gama de productos, ante un nuevo mercado el cual explorar y ante una competencia que pretende otorgar a sus productos un valor añadido que lo diferencia de la competencia. 1.1 El aumento de la demanda Observemos la Tabla 1 donde se muestra la demanda de plásticos degradables en Estados Unidos (mayor consumidor de plásticos a nivel mundial) desde el año 2000 y su proyección hasta el año 2010. Como se puede observar, la demanda de este tipo de plásticos aumentará, según un informe de Freedonia Group, considerablemente en estos 10 años, cuadruplicando la demanda desde las 55.000 toneladas hasta las 226.800 en 2010. Esto supone un crecimiento anual de casi el 17% en el período comprendido desde 2005 hasta 2010. A su vez, este incremento tan significativo, viene impulsado por el gran aumento producido en la demanda de los plásticos biodegradables y/o compostables, que suponen el grueso de la demanda de plásticos degradables. De esas 226.800 toneladas previstas para el 2010, 190.500 serán de plásticos biodegradables. O lo que es lo mismo, en Estados Unidos, en el año 2010 el 84% de la demanda de plásticos degradables serán polímeros biodegradables y/o compostables. El crecimiento anual previsto para el período entre 2005/2010 respecto a la demanda de plásticos biodegradables y/o compostables es de del 19,5%. Por tanto, según Freedonia Group., el aumento en la demanda de este tipo de material en Estados Unidos es significativo, ya que no sólo es un aumento muy potente sino que estamos hablando del país mayor consumidor de plásticos de ámbito mundial. Tabla 1: Demanda de plásticos degradables en EE.UU % Crecimiento anual

Producto 2000 2005 2010 2000/2005 2005/2010 Demanda de plásticos degradables

55.000 104.300 226.800 13,7 16,8

Biodegradable|compostable 37.200 78.000 190.500 16 19,5

Fotodegradable 17.200 22.700 29.020 5,6 5,1

Otros 453 3.630 7.257 51,6 14,9

Fuente: DEGRADABLE PLASTICS, Freedonia Group. Septiembre 2006

Si hablamos de materias primas concretas, la Tabla 2 nos muestra el crecimiento anual previsto para el período 2005-2010 de tres materiales de referencia: PLA (ácido poliláctico), plásticos basados en almidón y plásticos basados en poliésteres degradables. Destacando principalmente el PLA, que alcanza un crecimiento anual del 30%.


Tabla 2: Crecimiento de la demanda de plásticos degradables en EE.UU por materia prima.

Crecimiento anual 2005-2010 (previsión) PLA 30% Plásticos en base a poliéster 24% Plástico en base a almidón 18%

Fuente: Unipack.ru (20/09/2006) 1.2 Capacidad de producción Otro aspecto significativo que evidencia la evolución de esta tecnología en los últimos años es el crecimiento de la capacidad de producción a nivel mundial. Si observamos las gráficas de European Bioplastics y Bioplastics24 que se muestran a continuación, apreciamos que mientras en el año 2000 apenas se producían 50.000 toneladas de bioplásticos a nivel global, la proyección para 2010 se acerca ya al millón de toneladas, lo que supone multiplicar por 20 la capacidad de producción en un período de 10 años. Sin embargo, teniendo en cuenta que actualmente la cifra de producción mundial está estimada en 225 millones de toneladas, según datos de la Asociación Europea de Productores Plásticos (PlasticsEurope), estamos hablando de un porcentaje que no puede permitir, a día de hoy, decir que la producción de bioplásticos alcance la de los denominados plásticos tradicionales (commodities). Gráfico I : Capacidad mundial de fabricación de bioplásticos. Fuente: European Bioplastics

Gráfico II: Capacidad global para la producción de bioplásticos. Fuente: Bioplastics24

1.3 Crecimiento por aplicación final Según la revista Bioplastics Magazine (01/2008) un informe de BCC Research estimaba que en el período comprendido entre 2007 y 2012 los sectores motrices de esta tecnología a nivel de aplicación industrial iban a ser principalmente las bolsas de compostaje y el envase-embalaje. Si bien es cierto que el crecimiento en el resto de sectores agrupados iba a experimentar un crecimiento anual de un 25%.


Tabla 3: Sectores motrices plásticos biodegradables (crecimiento en toneladas) Producto 2006 2007 2010 CARG%* 2007-2012

Bolsas compost 73.636 110.000 266.363 19,4 Espuma protectora embalaje (Loose-fill packaging)

69091 73.636 97.273 5,7

Otros envases-embalajes [1]

23.182 36.818 105.454 23,4

Varios [2] 15.000 25.455 77.727 25 TOTAL 185.909 245.909 546.818 17,3

*CARG: Compound Average Annual Growth Rate | Índice medio de crecimiento anual del compound [1]: incluye productos médicos/higiene | [2] Polímeros biodegradables no identificados Fuente: Bioplastics magazine (2008)

CARG% 2007-2012*

23,419,4

5,7

2517,3

05

1015202530

Com

post

Bag

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Loos

e-Fi

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TOTA

L

Application

% G

row

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Gráfico III: Media de crecimiento anual 2007-2012 Fuente: Bioplastics Magazine (01/2008) según informe de BCC Research

Biodegradable Polymers Increase in the Global Market

050.000

100.000150.000200.000250.000300.000

Com

post

Bag

sLo

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Fill

Pack

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Application

To

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es

Year 2006 Year 2007 Year 2012


Esta tendencia coincide con la estimación realizada por el grupo Business Coomunications Co. Inc., Norwalk, Conn., que también sitúa a los dos sectores mencionados (bolsas de compostaje y envase-embalaje) como los más representativos, y refleja el crecimiento de su uso en otros sectores agrupados. 1.4 Oportunidades Hay diferentes variables económicas a la hora de evaluar las oportunidades que puede suponer una nueva tecnología. En el caso de los polímeros biodegradables, hay dos factores que destacan sensiblemente:

1. El precio del petróleo y su carácter no renovable 2. La disminución del precio de los polímeros biodegradables

1. El precio del petróleo y su carácter no renovable

En marzo de 2008, el precio del barril de crudo Brent superó por primera vez el precio de 100 USD, lo que contrasta sensiblemente con su coste de apenas 5 años atrás (30 USD/barril)1. Este incremento, supone que los plásticos convencionales derivados del petróleo también vean incrementado su precio. Si a esta circunstancia sumamos que el petróleo es una fuente no renovable, se puede asegurar que esta tendencia al alza se mantendrán en un futuro.

1 Datos actualizados OPEC: Precio del barril a 29/05/2008 = 124,27 USD.

Gráfico IV: Mercado para los polímeros biodegradables por aplicación. Previsión 2010. Fuente:Business Communications CO Inc.


Por lo tanto, no sólo debe existir la preocupación por la sustitución de los plásticos convencionales debido al aumento del precio de la materia prima, sino porque además, la principal fuente de donde se extraen estos plásticos convencionales, el petróleo, se está agotando.

Gráfico V: Tendencia precios del barril de petróleo (precio en USD) Fuente: OPEC

Gráfico VI: Precios principales commodities 2003-2008 Fuente: Plastic Information Europe (PIE)


2. La disminución del precio de los polímeros biodegradables

En contraposición al incremento del precio de los polímeros tradicionales, los plásticos biodegradables han recorrido una línea claramente descendente desde su aparición. Un buen ejemplo de esto es el caso del PLA (Cargill Dow), que como se muestra en el Gráfico VII siguiente ha ido disminuyendo su precio rápida y progresivamente en los últimos años. Y como se refleja en la tabla que observamos a continuación, actualmente, y en condiciones determinadas, podemos encontrar el kilo de PLA a 1,55 EUR, una cifra que ya no dista tanto de otras materias primas convencionales.

Tabla 4: Precio PLA (EUR/Kg) Precio PLA* EUR/Kg

1997 50 2002 3 - 6 2008 1,555

* El precio dependerá del grado y volumen de la resina. En grandes cantidades, el precio de la resina de PLA NatureWorks puede ser inferiror a 1,55 €/kg tras un acuerdo establecido con un contrato de venta firmado.

1.5 Volumen de mercado Si bien es cierto que la producción de bioplásticos dista mucho de la producción actual de plásticos convencionales (commodities), hay fuentes (Bioplastics24) que afirman que la facturación que supone esta tecnología respecto al mercado del plástico es ya del 10% y que alcanzará el 25% en 2020. A su vez, también señalan que el número de empresas que procesan bioplásticos se multiplicará por diez en este mismo período, pasando de las 500 actuales a las más de 5.000 en el año 2020. Tabla 5: Mercado mundial de bioplásticos 2008-2010 (facturación) 2007 2020 % bioplásticos / Total mercado del plástico 10% 25% Empresas transformadoras de bioplásticos 500 5.000 Fuente: Bioplastics24

PLA Price evolution (Cargill Dow)

50

4,51,55

0

10

20

30

40

50

60

Year 1997 Year 2002 Year 2008

€ /

kg

Gráfico VII: Precio PLA 1997-2008 Fuente: Cargill Dow


En consonancia con estos datos, la consultora Roland Berger establece que esta tecnología tendrá un crecimiento anual del 22% en cuanto a volumen de mercado en el período 2005-2020, aumentando su facturación desde los 600 millones de euros en 2005, hasta los 11.300 en 2020. 1.6 Otros factores a considerar El reciclaje del residuo plástico. Actualmente uno de los mayores problemas medioambientales con el plástico convencional es el poco aprovechamiento que se realiza de su residuo, un escaso 3% (según Bioplastics24) y muy lejos por tanto de otros materiales como el vidrio, el papel o el metal. Esta circunstancia otorga al plástico biodegradable un papel clave a la hora de combatir problemas medioambientales derivados de los residuos producidos por los plásticos convencionales. Tabla 6: Porcentaje de residuos reciclados a escala mundial (por material). Año 2008.

Metal 35% Papel 30% Vidrio 18%

Plástico 3% Fuente: Bioplastics24

Gráfico VIII: Bioplásticos: Evolución de la facturación 2005-2020 (Millones de EUR) Fuente: BMU


Para el ámbito europeo puede observarse en el Gráfico IX el porcentaje de plástico reciclado en diferentes países. Como se aprecia, aproximadamente la mitad de los residuos plásticos producidos en Europa ni se recicla ni se recupera energéticamente. 1.7 El crecimiento de la tecnología Según un estudio de mercado realizado por Roland Berger, los bioplásticos serán la tecnología con mayor porcentaje de crecimiento anual durante los próximos años y en un horizonte que abarca hasta el 2020. El Gráfico X resume este crecimiento (del 22% anual) y sitúa, a las tecnologías relacionadas con los bioplásticos, a la cabeza de un grupo compuesto por nuevas tecnologías basadas en el medio ambiente, comparable por tanto a las plantas de energía solar térmica, las plantas de reducción de dióxido de carbono, tecnologías basadas en automóviles híbridos, los biocombustibles, etc.

Gráfico IX: Tratamiento de residuos en la Unión Europea (2006) Fuente: Plastics Europe, 2006

Growth of "new" environmental techonologies 2005-2020 [CAGR, %]

15 15

20 21 21 22

0

5

10

15

20

25

Syntheticbiofuel tecn.

Hybrid cars Fuel cellAppl.

CO2reducedpowerplants

Solarthermalpowerplants

Bioplastics

Technologies

% C

AG

R

Gráfico X: Crecimiento tecnologías medioambientales 2005-2020. Fuente: Roland Berger


1.8 Alianzas empresariales Otro de los factores indicativos del crecimiento de una tecnología, es la alianza entre grandes empresas que aúnan esfuerzos para la producción y comercialización de determinados productos. En el caso de los bioplásticos también se están dando casos significativos, señal de que este tipo de productos (los bioplásticos) se enfrentan a un mercado potencial digno de su interés. Dos ejemplos claros de estas alianzas son las producidas en 2007:

1.9 Empresas con presencia significativa en el mercado Según el informe publicado "Biodegradable Polymers: A Global Strategic Business Report" por Global Industry Analysts, Inc. (2007), las empresas con mayor presencia en el mercado internacional son las siguientes:

Empresa (por orden alfabético) Sector

American Excelsior Company Envase-embalaje y otros

BASF AG Productos químicos

BIOgroupUSA Inc. Productos para la higiene personal

Biotec GmbH UND CO. KG Termoplásticos y materiales biodegradables

CEREPLAST Inc. Plásticos con componentes biodegradables y renovables

Cortec Corporation Soluciones para la corrosión de materiales.

Daicel Chemical Industries Productos químicos

E. I. du Pont de Nemours and Company Soluciones medioambientalmente sostenibles para diversos sectores

EarthShell Corporation Menaje doméstico

Empresas CARGILL (EE.UU) – TEJIN LIMITED Producto Biopolímero de PLA NatureWorks

Fecha Octubre de 2007

Empresas DUPONT – PLANTIC Producto Polímero basado en almidón PLANTIC

Fecha Septiembre de 2007


Eastman Chemicals Company Productos químicos

ECM BioFilms Inc, Aditivos

FP International Envase-embalaje

IRe Chemicals Limited Dispositivos médicos y otros.

KTM Industries Inc. Espumas para protección

LACTEL Absorbable Polymers International Farmacia y dispositivos médicos

Metabolix Inc. Bioplásticos, biofuel, y energía

Mitsubishi Plastics Inc. Envase-embalaje, electrónica y construcción.

Mitsui Chemicals Inc Envase-embalaje, electrónica, energía y automoción

National Starch and Chemical Company Adhesivos, artículos de hygiene personal, innovación en alimentación.

NatureWorks LLC Envases-embalajes, fibras

Novamont S.p.A Agricultura, envase-embalaje, gestión de residuos

Planet Technologies Inc. Productos de salud.

Rodenburg Biopolymers Envase-embalaje, transporte, ocio y horticultura.

Showa High Polymer Co Ltd Multisectorial

Solvay Caprolactones Ltd (now Perstorp) Automoción, construcción, medicina, adhesives y otros.

Storopack Hans Reichenecker GmbH Multisectorial

Toyobo Co, Film y textiles.


1.10 Conclusiones Análisis económico Como conclusiones fundamentales de esta primera parte basada en el análisis del entorno económico, podemos destacar varios aspectos significativos. Por un lado se ha incrementado notablemente en los últimos años la demanda, ya que las empresas cada vez solicitan más materia prima para fabricar productos de plástico biodegradable. Esto ha significado que la capacidad de producción también sea superior a la registrada hace apenas unos años. Como consecuencia lógica, esta situación desencadena la disminución de los precios de las materias primas, debido a la mayor oferta y demanda existente. El gran motor para el lanzamiento de esta tecnología ha sido el factor medioambiental, ya que las ventajas que suponen los plásticos biodegradables provocan y estimulan el apoyo de los gobiernos en su investigación, producción y comercialización, como puede verse en la segunda parte de este informe.


II.- ENTORNO CIENTÍFICO Para que una nueva tecnología llegue a tener presencia en el mercado y pueda desembocar en el usuario final, previamente debe haber sido investigada, estudiada y testeada. Por este motivo, el análisis de la evolución investigadora de una tecnología muchas veces puede indicarnos hacia donde se orientará el mercado en el futuro, una vez se hayan plasmado a nivel industrial los desarrollos producidos en la investigación. 2.1 Publicaciones científicas A efectos del presente informe entenderemos por publicación científica la edición de artículos, ponencias de congresos, separata y documentos similares. A continuación, el Gráfico XI muestra la evolución del número de publicaciones científicas que sobre polímeros biodegradables han sido editadas en los últimos 20 años. La información ha sido extraída a partir del análisis de la Web of Knowledge (WOK). Como se aprecia, los trabajos de investigación publicados bajo esta tipología, se han incrementado progresivamente hasta la actualidad, lo que exprese que nos encontramos ante una tecnología que crece y mantiene un nivel de investigación ascendente. Si analizamos el número total de publicaciones científicas existentes en la WOK acerca de polímeros biodegradables, podemos distribuirlas por país de publicación, y obtener los datos necesarios para saber en qué países la investigación sobre estos materiales ha tenido una mayor repercusión a nivel de producción científico-bibliográfica, lo que es un indicador de un alto nivel de investigación. Los países más prolíficos en esta materia son Estados Unidos, Japón y China, así como el conjunto de los países de la Unión Europea (representados para esta estadística por Alemania, Francia, Inglaterra e Italia).

Scientific Publications

0

500

1000

1500

2000

2500

.20

07

.20

06

.20

05

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04

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03

.20

02

.20

01

.20

00

.19

99

.19

98

.19

97

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95

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94

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.19

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90

.19

89

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88

Year

Pu

blica

tio

ns

Gráfico XI: Evolución publicaciones científicas. Fuente: AIMPLAS. Elaboración propia.


Sin embargo, si analizamos las publicaciones existentes en 1999 con las existentes a final de 2007, nos damos cuenta que en los últimos años ha habido un incremento muy significativo en China (+1.400%). Por tanto, es evidente que la actividad científica en China es mucho más elevada que hace unos años, pero igual ocurre con otras zonas geográficas que registran un 50% más de publicaciones editadas, cifra en ningún caso comparable con la excepcionalidad China. Las Gráficas XIII a XV muestran en diferentes datos esta tendencia señalada anteriormente:

Scientific Publications by Country

1098 1021 938 866 821

5459

24931582

1424653

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

USA

JAPAN

PEOPLE

S R C

HINA

GERMANY

FRANCE

SOUTH

KOREA

ENGLA

ND

CANADA

ITALY

INDIA

Countries

Pu

blica

tio

ns

Gráfico XII: Número de publicaciones científicas por países . Fuente: AIMPLAS. Elaboración propia.

Scientific Publications Comparative

125

306

422

182

461

625

354

25

0

100

200

300

400

500

600

700

JAPAN USA EU CHINA

Country

Pu

blica

tion

s Año 1999 Año 2007

Gráfico XIII: Comparativa por países de publicaciones científicas editadas. Fuente: AIMPLAS. Elaboración propia


% Growth from 1999

45,6% 50,6% 48,1%

1416,0%

0,0%200,0%400,0%600,0%800,0%

1000,0%1200,0%1400,0%1600,0%

JAPAN USA EU CHINA

Country

%

Gro

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Gráfico XIV: Comparativa por países de publicaciones científicas editadas. Porcentaje de crecimiento desde 1999. Fuente: AIMPLAS. Elaboración propia

Scientific Publications Growth by YEAR and COUNTRY

0

100

200

300

400

500

600

700

800

.2007

.2006

.2005

.2004

.2003

.2002

.2001

.2000

.1999

.1998

Gráfico XV: Crecimiento de las publicaciones científicas por año y país (1998-2007). Fuente: AIMPLAS. Elaboración propia


A continuación se incluye un listado de las revistas científicas con mayor número de publicaciones sobre polímeros biodegradables, y con un mayor factor de impacto2, lo que las hacen fuentes de información referentes en la investigación en este campo:

Journal of applied polymer science Biomaterials Polymer degradation and stability Journal of controlled release Abstracts of papers of the american

chemical society. Polymer

International Journal of Pharmaceutics

Biomacromolecules

2.2 Patentes Si hasta este momento hemos evaluado las investigaciones científicas publicadas a través de artículos científicos, un indicador que muestra el grado de aplicación industrial de esas investigaciones son las patentes, que sirven para proteger los resultados de esas investigaciones con el objetivo de comercializarlas. La patente es un documento de gran valor tecnológico y no sólo porque detalla una invención sino porque mediante un análisis más profundo se puede certificar si una tecnología es emergente o caduca, o por ejemplo analizar la competencia de una empresa o seguir el “rastro tecnológico” de las empresas más avanzadas. Este apartado nos dará ciertas claves sobre todo esto. En primer lugar se han analizado las empresas que tienen mayor número de patentes publicadas, y que por tanto están a la cabeza en cuanto a investigación en este campo. El rango temporal escogido cubre desde 1980 hasta la actualidad.

2 El factor de impacto de una revista es el número de veces que se cita por término medio un artículo publicado en una revista determinada. Es un instrumento para comparar revistas y evaluar la importancia relativa de una revista dentro de un mismo campo científico.

Main Companies by number of patents (1980 - 2007)

378

132 12997 96 95 91 84 83 80 73

596263

160170

152 151 148117 115 104 68

67 65100 99

0

50

100

150

200

250

300

350

400

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Companies

Gráfico XVI: Principales empresas por número de patentes (1980-2007). Fuente: AIMPLAS. Elaboración propia


Main Companies: Geographic Distribution

Germany11%USA

11%Italy4%

Japan74%

Japan Germany USA Italy

La siguiente tabla (Tabla 6) muestra el número de patentes y ámbito geográfico de las empresas propietarias de las mismas. Como se observa, el mayor número de empresas que están patentando innovaciones sobre polímeros biodegradables son japonesas, puesto que si analizamos las empresas más representativas en cuanto a número de patentes publicadas, tres cuartas partes de esas empresas pertenecen al país nipón.

Empresa Nº Patentes País Unitika ltd 378 Japón Mitsui chem inc 170 Japón Toray ind inc 160 Japón Basf ag 152 Alemania Procter & gamble co 151 EE.UU Toppan printing co ltd 148 Japón Henkel kgaa 132 Japón Toyobo kk 129 Japón Agency of ind sci & technology 117 Japón Mitsubishi chem corp 115 Japón Mitsubishi plastics ind ltd 104 Japón Nippon shokubai co ltd 100 Japón Daicel chem ind ltd 99 Japón Showa high polymer co ltd 97 Japón Mitsui toatsu chem inc 96 Japón Shimadzu corp 95 Japón Kanebo ltd 91 Japón Dainippon ink & chem inc 84 Japón Kuraray co ltd 83 Japón Bayer ag 80 Alemania Canon kk 73 Japón Mitsubishi gas chem co inc 68 Japón Kaneka corp 67 Japón Kao corp 65 Japón Massachusetts inst technology 63 EE.UU Kimberly-clark worldwide inc 62 EE.UU Novamont spa 59 Italia Tabla 7: Número de patentes por empresa y distribución geográfica (1980-2007) Fuente: AIMPLAS. Elaboración propia.

Gráfico XVII: Representación gráfica distribución geográfica patentes (1980-2007)

Fuente: AIMPLAS. Elaboración propia.


Veamos ahora dónde se están aplicando estas patentes, es decir en qué sectores la industria está dedicando más esfuerzos por ser los de mayor campo de desarrollo para los polímeros biodegradables. Hay que aclarar que hay patentes que pueden incluirse en diferentes sectores, por lo que los números totales no pueden coincidir con alguna de las cifras referenciadas anteriormente.

En la Gráfica XVIII vemos que existen grandes sectores industriales en los que se están patentando desarrollos que emplean de una u otra forma polímeros biodegradables. Estos sectores son la medicina, la agricultura, el envase-embalaje, transporte, componentes informáticos, material deportivo, etc… Otras consideraciones significativas son:

1. Casi la mitad de las patentes publicadas en este campo son posteriores a 2002, lo que indica que los últimos años han sido muy activos en este sentido.

2. Las patentes publicadas actualmente suelen ser patentes que protegen las

innovaciones principalmente en Japón y Estados Unidos. Otros ámbitos de protección seleccionados son WIPO (ámbito mundial), EPO (Europa) y China, por este orden.

Por último, destacar que es significativo que el crecimiento, anteriormente expresado, de China en publicaciones científicas aún no se ve plasmado en el número de patentes publicadas.

Patents by application

2944

2414

1397 1376

238 192 142 65 58 56 33290

3030

1997

1738

593616478

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

PHARM

ACO

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Gráfico XVIII: Patentes según aplicación (1980-2007) Fuente: AIMPLAS. Elaboración propia.


2.3 Proyectos de investigación Otro aspecto a considerar, cuando se analiza el grado de actividad de una tecnología, es conocer los proyectos de investigación, desarrollo e innovación tecnológica puestos en marcha en relación a esa tecnología. Para la realización de este informe se ha analizado CORDIS3, la base de datos de los programa de I+D+I de la Unión Europea, interrogando sobre el número de proyectos financiados por la Unión Europea, en los que han tenido una presencia significativa los materiales biodegradables. Como resultado observamos que hasta marzo de 2008 se habían financiado 355 proyectos, pero lo más significativo es que casi el 35% (122) lo habían sido entre 2005-2008. Aunque CORDIS sólo contiene información sobre proyectos financiados con dinero público, pensamos que los datos obtenidos son los suficientemente representativos como para hacer patente el interés por los polímeros biodegradables en el campo de la I+D+I. No existen estadísticas fiables sobre la I+D+I financiada de forma privada por empresas, centros tecnológicos, etc. A continuación se citan algunos proyectos significativos sobre polímeros biodegradables: Acrónimo proyecto Año Título

PICUS4 2007 DeveloPment of a 100 % BIodegradable Plastic Fiber to Manufacture Twines to Stake Creeping Plants and Nets for Packaging AgricUltural ProductS

BIODESPO 2007 Mechanisms of the biodegradation in soil of biodegradable polymers designed for agricultural applications

PROTEC 2007 Supercritical carbon dioxide processing technology for biodegradable polymers targeting medical applications

BIOPAL 2006 Algae as raw material for production of bioplastics and biocomposites contributing to sustainable development of European coastal regions

BIOPLASTICS 2005 Biodegradable plastics for environmentally friendly mulching and low tunnel cultivation

TRIGGER5 2005 Development of a pea starch film with trigger biodegradation properties for agricultural applications

STARCHLAYER6 2005 Production of easily recyclable co-extruded sheets based on the use of a renewable, biodegradable polymer as an inner layer

Tabla 8: Proyectos financiados por la UE. Fuente: AIMPLAS. Elaboración propia a partir de CORDIS

3 Servicio de información comunitaria sobre Investigación y Desarrollo. Sólo proyectos que han obtenido financiación pública de la Comisión Europea. 4 Con participación de AIMPLAS. 5 Con participación de AIMPLAS. 6 Con participación de AIMPLAS.


2.4 Redes tecnológicas y asociaciones empresariales Otro factor indicativo del incremento de actividad en el sector de los polímeros biodegradables, es la proliferación de organismos, asociaciones y redes tecnológicas, que nacional e internacionalmente surgen para fomentar el uso y apoyar la investigación y comercialización de esta tecnología. Dentro de algunas de estas asociaciones, recogemos las siguientes como mas significativas:

Nombre Ámbito geográfico Belgian Biopackaging Bélgica European Bioplastics Europa UK Compostable Packaging Working Group Reino Unido Club Bioplastique Francia Belangenvereenigung Composteerbare Producten Nederland (BCPN)

Países Bajos

EuropaBio: European Association for Bioindustries Europa The Biodegradable Materials Group of China China Japan BioPlastics Association Japón Biodegradable Products Institute Estados Unidos SUScompNET | SUScompNET Ibérica7 España, Portugal e

Iberoamérica Tabla 9: Redes Tecnológicas Fuente: AIMPLAS. Elaboración propia.

Estas asociaciones, muchas veces tratan de promover la calidad de los productos desarrollados por las empresas, estableciendo marcas indicativas en los materiales plásticos biodegradables, buscando la mayor competitividad de sus productos, al tratarse de distintivos respaldados por asociaciones consolidadas en la materia. Veamos algunos ejemplos:

7 Coordinada por AIMPLAS, en colaboración con Universidad de Alicante (España), Universidad de Vigo (España), Condensia Química S.L. (España), Universidad el País Vasco (España) y PIEP - Inovação em Engenharia de Polímeros (Portugal). Más información: www.suscompnetiberica.com

Jätelaitosyhdistys | Finlandia AIB Vinçotte | Bélgica

The Biodegradable Materials Group of China (RP China) Biodegradable Plastics Society (Japón) NOW Japan BioPlastics Association (JBPA)


2.5 Normas técnicas Otra señal de la incorporación de estos materiales al ámbito industrial es la publicación, por parte de organismos nacionales de normalización, de normas técnicas que hacen referencia a productos o ensayos sobre este tipo de plásticos. Esto significa que la actividad empresarial acerca de estos productos se ha incrementado, y que por tanto, la tecnología es lo suficientemente madura como para que haya que normalizar ciertas especificaciones técnicas del producto o de los métodos de ensayo necesarios para su correcta fabricación. Como muestra, también incluimos algunas de las normas más significativas publicadas por diferentes organismos nacionales:

Código Ámbito

geográfico Año Título norma

AS 4736-2006 Australia 2006 Biodegradable plastics - Biodegradable plastics suitable for composting and other microbial treatment

ASTM D 5071 EE.UU 2006 Standard Practice for Exposure of Photodegradable Plastics in a Xenon Arc Apparatus

ASTM D 7081 EE.UU 2005 Standard Specification for Non-Floating Biodegradable Plastics in the Marine Environment

ASTM F 2081 EE.UU 2006 Standard Guide for Characterization and Presentation of the Dimensional Attributes of Vascular Stents

ASTM F 2477 EE.UU 2007 Standard Test Methods forin vitro Pulsatile Durability Testing of Vascular Stents

Biodegradable Products Institute (EE.UU)

International Biodegradable Polymers Association & Working Groups


CEN/TR 15351 Europa 2006 Plastics - Guide for vocabulary in the field of degradable and biodegradable polymers and plastic items

DR 06283 CP Australia 2006

Plastics - Determination of the degree of disintegration of plastic materials under defined composting conditions in a pilot- scale test

DR 06286 CP Australia 2006 Degradability of plastics – Methods of test - Method 1: Determination of level of prodegradant ions

DR 06287 CP Australia 2006 Degradability of plastics - Methods of test - Method 5: Outdoor exposure testing of photodegradable plastics

DR 06345 Australia 2006 Degradability of plastics - Methods of Test - Test method for fluorescent ultraviolet exposure of photodegradable plastics

DR 06420 Australia 2006

Degradability of plastics - Methods of test - Part 2: Determination of degradation end points in degradable polyethylene and polypropylene using a tensile test

EN 14987 Europa 2006 Plastics - Evaluation of disposability in waste water treatment plants - Test scheme for final acceptance and specifications

EN 14995 Europa 2006 Plastics - Evaluation of compostability - Test scheme and specifications

ISO 14853 Internacional 2005

Plastics - Determination of the ultimate anaerobic biodegradation of plastic materials in an aqueous system - Method by measurement of biogas production

ISO 14855 Internacional 2005

Determination of the ultimate aerobic biodegradability of plastic materials under controlled composting conditions - Method by analysis of evolved carbon dioxide

JIS K 6955 Japón 2006

Plastics - Determination of the ultimate aerobic biodegradability in soil by measuring the oxygen demand in a respirometer or the amount of carbon dioxide evolved

UNE-CEN/TR 15351 IN

España 2008 Plásticos: Guía terminológica en el campo de los plásticos y polímeros degradables y biodegradables

Tabla 10: Normas técnicas referidas a plásticos biodegradables. Fuente: AIMPLAS. Elaboración propia. 2.6 Legislación Diferentes países cuentan ya actualmente con leyes para la protección del medio ambiente mediante el uso de materiales biodegradables. En el caso de los plásticos, es significativo el caso de la legislación existente acerca de la regulación en el uso de las bolsas de un solo uso como las utilizadas en los supermercados. Muchas de estas disposiciones impulsan o promueven el uso de bolsas biodegradables. Un primer paso ha sido poner fecha límite al uso de estas bolsas, estableciendo los plazos para su prohibición y retirada.


Casos significativos se han dado en países como Irlanda, Italia, Estados Unidos (ej. San Francisco, Boston), Reino Unido (Londres), China, Australia o Japón. Actualmente (mayo 2008) en España existe un borrador para el Plan Nacional de Residuos que prevé la reducción de un 50% (en peso) del consumo de bolsas comerciales de distribución de un solo uso. Este objetivo debe alcanzarse no más tarde de 2010. Se pretende la sustitución de al menos un 70% de bolsas no biodegradables por biodegradables dentro del plazo de ejecución de este Plan, mediante instrumentos de carácter económico, técnico y medidas de concienciación ciudadana. Uno de los problemas y principales dudas que arroja este Plan es que actualmente exista la materia prima suficiente (almidón de patata, por ejemplo) como para satisfacer toda la demanda que implicaría su aplicación.


2.7 Conclusiones Análisis Científico Como conclusión al estudio del entorno científico, podemos detectar cómo la investigación en este campo, paso previo al desarrollo industrial y a la explotación económica de las nuevas tecnologías, ha ido aumentando progresivamente. Así lo demuestran los trabajos de investigación publicados, las patentes y los proyectos subvencionados a nivel nacional y europeo. Las organizaciones creadas en torno a estas tecnologías, y el desarrollo de un marco legal y normativo, expresan a su vez que nos encontramos ante un mercado lo suficientemente maduro como para que exista un control, un apoyo y una regulación al respecto.


III CASOS DE ÉXITO Una vez analizados el entorno económico y el científico, destacamos brevemente algunos casos de éxito en aplicaciones industriales de los polímeros biodegradables, en los últimos tres años (2005-2008). Antes es necesario destacar que en este informe se han omitido aplicaciones dentro del sector del envase y el embalaje, pues se ha considerado que es un mercado que está a la vanguardia, y es el auténtico motor del sector. Por tanto, se ha tratado de hacer hincapié en otro tipo de productos para reflexionar sobre el potencial de estos materiales en campos menos extendidos. INFORMÁTICA Carcasa de ordenador portátil hecha de maíz.

Fujitsu lo puso a la venta en Japón. Se trata de un ordenador portátil que dispone de una carcasa hecha de maíz, material biodegradable. Además, se ha intentado eliminar todo el metal posible de su composición. Con todo ello, se ha logrado además que su fabricación suponga un 15% menos de emisión de gases contaminantes a la atmósfera.

Entre las aplicaciones similares en este campo podemos destacar la empresa MicroPro, que comercializó componentes informáticos 100% biodegradables. TELEFONÍA MÓVIL Teléfonos móviles con componentes biodegradables

En 2004 ya fueron presentados por la Universidad de Warwick (Reino Unido) carcasas 100% biodegradables para teléfonos móviles utilizando semillas de girasol. La aplicación permitía que tras la vida útil de la carcasa ésta pudiera ser plantada en tierra de la que germinaría un girasol enano.


Posteriormente, aparecieron los casos de los móviles de NTT DoCoMo, Inc. en colaboración con NET Corp., que fueron presentados en Expo 2005 (Aichi, Japón), y que están elaboradas con bioplásticos procedentes de fibras de kenaf. Grandes empresas como SONY o NOKIA también cuentan con desarrollos y prototipos en la materia, con el objetivo de sustituir sus componentes de PVC por materiales biodegradables. JUGUETES

En el sector de los juguetes existen diferentes empresas que comercializan artículos fabricados en plástico biodegradable generalmente derivado del almidón de maíz. Es el caso de los Happy Mais (POLYSAVE) y los Green Toys. Los primeros son completamente biodegradables y sus colorantes están permitidos para su uso en contacto con alimentos, siendo totalmente inocuos. Green Toys utiliza el almidón de maíz pero también otros vegetales.


TARJETAS DE CRÉDITO Un ejemplo en estas aplicaciones las tenemos en los productos desarrollados por empresas como SONY y MITSUBISHI, que han creado tarjetas inteligentes de plástico de origen vegetal, con un 82% de resina basada en PLA y con una reducción de emisiones de CO2 en su fabricación de hasta un 50%. Otra caso de aplicación en este campo es el de las tarjetas INTERBIOCARD, que pueden biodegradarse en 6 meses pese a contar con las mismas propiedades mecánicas que las tarjetas convencionales. Además se han comercializado para todo tipo de uso: tarjetas de crédito, de control de acceso, para reproductores de música, almacenamiento de archivos digitales, etc.


MENAJE Otro sector en los que se han introducido productos de plástico biodegradable es el del menaje para el hogar. Como ejemplo podemos mencionar los complementos para cuartos de baño desarrollados por EcoGen, Son 100% biodegradables y están fabricados de PHBV. AUTOMOCIÓN Por último, en el campo de la automoción destacaremos que empresas como FORD

estudian introducir fibras naturales biodegradables y polímeros derivados del maíz como el PLA, para sustituir varios de sus componentes tradicionales derivados del petróleo. Una de sus aplicaciones a corto plazo pueden ser los cierres de los depósitos de combustible, que podrían fabricarse con PLA. También se esperan realizar otras aplicaciones, como es el caso de las espumas utilizadas en los asientos. Para este caso, ya se han utilizado

materiales con una gran parte de material renovable procedente de la soja.


CONCLUSIONES Para finalizar, vamos a resumir los diferentes factores indicativos del aumento de actividad en el campo de los polímeros biodegradables en los últimos años, y que nos deben llevar a considerar estos materiales como un posible mercado potencial dentro del sector plástico.

Incremento notable de la demanda

Inversión en investigación y desarrollo

Incremento del número de patentes (protección propiedad industrial)

Incremento de la capacidad de producción

Disminución progresiva del precio de las materias primas

Aumento del volumen de mercado

Proliferación de asociaciones que promueven el desarrollo de la tecnología y su comercialización

Ventajas medioambientales derivadas de su uso

Apoyo gubernamental mediante legislación, subvenciones y otras iniciativas

Creación de un marco legal y normativo

Incremento de las aplicaciones industriales

IV SEMINARIO INTERNACIONAL SOBRE POLÍMEROS BIODEGRADABLES y materiales compuestos medioambientalmente sostenibles 2011. IV INTERNATIONAL SEMINAR ON BIODEGRADABLE POLYMERS and sustainable composites 2011.

7 y 8 de marzo de 2011 Valencia (España)

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