Un plástico biodegradable que puede degradarse en un abono desarrollado por científicos

Las bolsas de plástico biodegradables, los cubiertos y las tapas de las tazas de café pueden parecer beneficiosos para el medio ambiente, pero a menudo presentan más problemas que soluciones.

Aunque se describen como «verdes», muchos de estos plásticos tardan tanto como sus contrapartes tradicionales en degradarse en el abono doméstico y en los vertederos, lo que genera más contaminación en el suelo y las vías fluviales.

Muchos de ellos tampoco son reciclables y solo se pueden desmantelar mediante compostaje industrial a altas temperaturas.

Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de California en Berkeley finalmente ha creado un plástico biodegradable que desaparece casi por completo en el abono doméstico en cuestión de días, con solo agregar calor y agua.

El nuevo material incluye enzimas integradas que mastican el plástico en partículas no tóxicas sin dejar rastros de los microplásticos dañinos.

El estudio de los investigadores se publicó hoy en naturaleza.

«Las enzimas son en realidad catalizadores que han evolucionado por naturaleza para desencadenar reacciones», dijo el científico de materiales y coautor del estudio Ting Shuo.

La biodegradabilidad no equivale al compostaje

a El estudio de 2015 Se estima que solo el 9 por ciento de los plásticos del mundo se reciclan y la mayoría termina en vertederos.

Australia es ligeramente mejor, con alrededor del 18 por ciento de nuestros desechos plásticos que terminan en instalaciones de reciclaje.

Los plásticos biodegradables, que se descomponen en agua, dióxido de carbono o materia orgánica con la ayuda de microorganismos, se han sugerido como una alternativa ecológica a las variedades a base de petróleo.

Muchos de estos plásticos están hechos de poliéster, como el ácido polilocático (PLA) y la policaprolactona (PCL).

Consisten en cadenas de moléculas muy compactas llamadas polímeros.

Esto los hace duraderos, pero también es difícil que los microbios del agua y del suelo penetren lo suficiente como para descomponerlos.

Se prepara una muestra de película PCL en el laboratorio del profesor Xu en UCSD.(

Suministrado: Adam Lau / Berkeley Engineering

)

Si bien la composición química de este material convencional es Técnicamente Es biodegradable y solo se puede descomponer en instalaciones de compostaje industrial bajo temperaturas y condiciones estrictamente controladas, dijo el científico de materiales Hendrik Frisch de la Universidad Tecnológica de Queensland, que no participó en el estudio.

“En otras condiciones, como el suelo o los entornos marinos, estos materiales a menudo exhiben una durabilidad similar a sus contrapartes tradicionales basadas en combustibles fósiles, causando daños ambientales significativos y contaminación”, dijo el Dr. Fresh.

En respuesta a este problema, el gobierno federal lanzó una El Plan Nacional del Plástico A principios de este año, su objetivo era eliminar gradualmente los plásticos que «no cumplen con los criterios para el compostaje».

El poder de las enzimas

El profesor Shaw ha estado explorando cómo usar enzimas para tratar la contaminación y hacer que los materiales sean más biodegradables durante más de una década.

En 2018La profesora Zhou y su equipo crearon tapetes de fibra que contienen enzimas integradas que descomponen los químicos tóxicos que se encuentran en los pesticidas y los agentes de guerra química en el agua.

En su nuevo estudio, el profesor Shaw y sus colegas distribuyeron miles de millones de enzimas que comen poliéster en las perlas de PLA y PCL, que se utilizan al principio del proceso de fabricación para producir productos plásticos.

Después de que estos gránulos se fundieron, dieron forma al material en cuerdas y placas para probar.

El plástico modificado contiene enzimas que se descomponen después de solo tres días en el abono doméstico y después de solo dos semanas. (

Suministrado: Christopher Delray / Universidad de California, Berkeley

)

Para evitar que estas enzimas se descompongan antes de que tengan la oportunidad de hacer su trabajo, los investigadores las han recubierto con polímeros especialmente diseñados para mantenerlas incrustadas en plástico.

Sin este recubrimiento de polímero de apoyo, las enzimas solo pueden masticar parcialmente las cadenas moleculares, dejando partículas de plástico contaminadas.

Pero cuando se envolvieron en pintura, las enzimas pudieron mordisquear estas moléculas grandes hasta sus bloques de construcción, similar a desenroscar un collar de perlas.

« La enzima no deja plástico [behind]Dijo el profesor Shaw.

«Incluso cuando el plástico se descompone en pedazos muy pequeños, las enzimas continúan funcionando».

El plástico tira del acto de desaparecer

Cuando el equipo agregó polímeros con enzimas incrustadas al abono del suelo de su hogar con poca agua del grifo, el 98 por ciento se convirtió en bloques de construcción individuales en unos pocos días.

Las pequeñas partículas restantes fueron inofensivas, ya que las enzimas PLA se convirtieron en ácido láctico, una fuente de alimento para los microbios del suelo.

Las enzimas comieron el plástico más rápido en condiciones de fertilización industrial, con la lisis de PCL en solo 2 días a 40 ° C y el PLA desapareciendo en seis días a 50 ° C.

Si bien la «degradación programada» ofrece un enfoque prometedor para abordar la contaminación plástica, el Dr. Fresh dice que se necesita más investigación para ver si la tecnología funciona en otros tipos de plásticos.

Añadió que el reensamblaje de desechos plásticos degradados en nuevos productos también puede requerir una instalación de reciclaje especializada.

«Implementar múltiples ciclos de fabricación y cancelar la fabricación de algo que debe investigarse en el futuro».

El profesor Shaw dijo que este enfoque podría aplicarse algún día para hacer que los productos sean más biodegradables, desde ropa de poliéster hasta pegamento biodegradable en teléfonos y dispositivos electrónicos.

«Queremos trabajar con la industria para que esto realmente funcione, en el supermercado y en su mostrador».

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