Redacción
Los primeros plásticos verdaderamente biodegradables que se descomponen en solo unas pocas semanas cuando se exponen al calor y al agua han sido desarrollados por científicos.
La mayoría de los plásticos llamados ‘compostables’ en la actualidad están hechos de un poliéster llamado ácido poliláctico o PLA, y en realidad no se descomponen durante el compostaje típico.
Como resultado, a menudo terminan desechados en vertederos, donde duran tanto como los plásticos tradicionales ‘para siempre’.
Sin embargo, investigadores de EE. UU. Han incrustado enzimas que comen poliéster, protegidas por una envoltura especial de polímero, en plásticos de poliéster a medida que se fabricaban.
Cuando se exponen al calor y al agua, las enzimas son liberadas por sus envoltorios y trabajan para descomponer el plástico en sus partes constituyentes.
En el caso del PLA, la enzima proteinasa K reduce el plástico a ácido láctico, que se puede utilizar para alimentar a los microbios del suelo que se encuentran en el compost.
Las envolturas de enzimas también se degradan bajo la luz ultravioleta, explicó el equipo.
Además, el plástico con enzimas no produce contaminantes microplásticos cuando se descompone, y el 98 por ciento se degrada en moléculas pequeñas.
Los primeros plásticos verdaderamente biodegradables que se descomponen en solo unas pocas semanas cuando se exponen al calor y al agua han sido desarrollados por científicos. En la imagen: el plástico modificado que contiene enzimas que comen poliéster (izquierda) se descompone en compost normal (derecha)
«La gente ahora está preparada para pasar a polímeros biodegradables para plásticos de un solo uso», dijo el autor del artículo y científico de materiales Ting Xu de la Universidad de California en Berkeley.
«Pero si resulta que crea más problemas de los que vale, entonces la política podría revertirse», agregó.
“Básicamente estamos diciendo que estamos en el camino correcto. Podemos resolver este problema continuo de que los plásticos de un solo uso no sean biodegradables ”.
El problema con los plásticos convencionales es que están intrínsecamente diseñados para no romperse, lo cual es excelente para el uso normal, pero no es útil para el medio ambiente cuando se desecha.
De hecho, los plásticos más duraderos tienen una estructura molecular casi cristalina, con fibras de polímero que están tan estrechamente alineadas que los microbios que comen polímeros del exterior no pueden entrar.
El enfoque del profesor Xu y sus colegas soluciona este problema agregando los microbios al plástico antes de su uso.
La clave de la innovación de los investigadores fue desarrollar una forma de evitar que las enzimas que comen poliéster se desmoronen, que es lo que suelen hacer las proteínas cuando se eliminan de su entorno nativo, como el de una célula viva.
Los envoltorios que utilizaron para proteger las enzimas estaban hechos de moléculas llamadas ‘heteropolímeros aleatorios’, que mantienen unidas las proteínas con suavidad sin restringir su flexibilidad natural.
Estas moléculas se degradan bajo la luz ultravioleta y están presentes en una concentración de solo el 1 por ciento en peso en el plástico, lo que, según los investigadores, es lo suficientemente bajo como para no representar un problema.
Para fabricar el material biodegradable, las nanopartículas de enzimas envueltas se incrustan en miles de millones en las perlas de resina que son el punto de partida para toda la fabricación de plástico, de la misma manera que se usan los pigmentos para colorear el plástico.
«Si tiene la enzima solo en la superficie del plástico, simplemente se grabará muy lentamente», explicó el profesor Xu.
« Quieres que se distribuya nanoscópicamente en todas partes para que cada uno de ellos solo necesite comerse a sus vecinos de polímero, y luego todo el material se desintegra ».
En su estudio, el equipo demostró que las enzimas envueltas en heteropolímeros aleatorios no cambiaban las propiedades fundamentales del plástico, que aún podía fundirse y extruirse en fibras a una temperatura de alrededor de 338 ° F (170 ° F).
Para fabricar el material biodegradable, las nanopartículas de enzimas envueltas se incrustan en miles de millones en las perlas de resina que son el punto de partida para toda la fabricación de plástico, de la misma manera que se usan los pigmentos para colorear el plástico. « Si tiene la enzima solo en la superficie del plástico (como se muestra en la parte superior), simplemente se grabaría muy lentamente », explicó el profesor Xu. ‘Quieres que se distribuya nanoscópicamente en todas partes (abajo) para que cada uno de ellos solo necesite comerse a sus vecinos de polímero, y luego todo el material se desintegra’
En condiciones de compostaje industrial de alta temperatura de 122 ° F (50 ° C), se encontró que el PLA modificado se degradaba completamente en seis días.
Sin embargo, otro plástico modificado, este basado en policaprolactona con enzimas lipasa agregadas, se descompuso más rápido y se degradó en solo dos días a 104 ° F (40 ° C).
Tanto la lipasa como la proteinasa K son enzimas económicas y fáciles de fabricar.
Los investigadores también están buscando programar los heteropolímeros aleatorios para que la descomposición del plástico se pueda detener a la mitad, lo que permitiría que los plásticos se vuelvan a fundir para otros fines.
Según el equipo, los poliésteres modificados no se degradan a bajas temperaturas o durante breves períodos de humedad, lo que significa que podrían usarse para hacer ropa, por ejemplo, que podría sobrevivir al sudor y al lavado a una temperatura moderada.
De manera similar, estar sumergido en agua durante tres meses a temperatura ambiente no hizo que el plástico se degradara, a diferencia del agua tibia.
«Resulta que el compostaje no es suficiente; la gente quiere compostar en su casa sin ensuciarse las manos, quieren compostar en agua», dijo el profesor Xu.
‘Entonces, eso es lo que intentamos ver. Usamos agua tibia del grifo. Simplemente caliéntelo a la temperatura adecuada, luego colóquelo y veremos que en unos días desaparece ».
Un plástico modificado (izquierda), basado en policaprolactona con enzimas lipasa agregadas, se descompuso en solo dos días en agua calentada a 104 ° F (40 ° C), como se muestra a la derecha.
«Es bueno que los millennials piensen en esto y comiencen una conversación que cambiará la forma en que interactuamos con la Tierra», comentó el profesor Xu.
‘Mire todas las cosas desperdiciadas que tiramos: ropa, zapatos, dispositivos electrónicos como teléfonos celulares y computadoras. Estamos sacando cosas de la tierra a un ritmo más rápido de lo que podemos devolverlas ‘.
«No vuelvas a la Tierra para extraer estos materiales, extrae lo que tengas y luego conviértelo en otra cosa», recomendó.
Con su estudio inicial completo, el autor del artículo Aaron Hall, que anteriormente fue investigador de doctorado en Berkeley, ha formado una empresa derivada para desarrollar aún más estos plásticos biodegradables.
Los hallazgos completos del estudio se publicaron en la revista Naturaleza.
