29.10.2021 - Tokyo Institute of Technology

¿Planta de plásticos?

Los polímeros de origen biológico pueden transformarse en abono

Los plásticos han tomado el mundo por asalto durante el último siglo, encontrando aplicaciones en prácticamente todos los aspectos de nuestra vida. Sin embargo, el auge de estos polímeros sintéticos, que constituyen la base de los plásticos, ha contribuido a crear numerosos y graves problemas medioambientales. El peor de ellos es el uso excesivo de compuestos petroquímicos y la eliminación de materiales no biodegradables sin reciclar; sólo se recicla el 14% de todos los residuos plásticos, lo que apenas hace mella en el problema.

Para resolver el enigma del plástico, hay que desarrollar sistemas "circulares", en los que los materiales de origen utilizados para producir los plásticos se vuelvan a utilizar tras su eliminación y reciclaje. En el Instituto Tecnológico de Tokio, un equipo de científicos dirigido por el profesor adjunto Daisuke Aoki y el profesor Hideyuki Otsuka es pionero en un concepto novedoso. En su nuevo proceso, respetuoso con el medio ambiente, los plásticos producidos con biomasa (bioplásticos) se reciclan químicamente para convertirlos en fertilizantes. Este estudio se publicará en Green Chemistry, una revista de la Royal Society of Chemistry centrada en la investigación innovadora de tecnologías sostenibles y ecológicas.

El equipo se centró en el poli (carbonato de isosorbida), o "PIC", un tipo de policarbonato de origen biológico que ha acaparado mucha atención como alternativa a los policarbonatos derivados del petróleo. El PIC se produce utilizando como monómero un material no tóxico derivado de la glucosa llamado isosorbida (ISB). Lo interesante es que los enlaces de carbonato que unen las unidades de ISB pueden cortarse con amoníaco (NH3) en un proceso conocido como "amonólisis". El proceso produce urea, una molécula rica en nitrógeno que se utiliza ampliamente como fertilizante. Aunque esta reacción química no era un secreto para la ciencia, pocos estudios sobre la degradación de polímeros se han centrado en los usos potenciales de todos los productos de la degradación en lugar de sólo los monómeros.

En primer lugar, los científicos investigaron hasta qué punto la amonólisis completa del PIC podía llevarse a cabo en agua en condiciones suaves (30°C y presión atmosférica). El motivo de esta decisión fue evitar el uso de disolventes orgánicos y cantidades excesivas de energía. El equipo analizó minuciosamente todos los productos de la reacción por diversos medios, como la espectroscopia de resonancia magnética nuclear, la espectroscopia de infrarrojos por transformada de Fourier y la cromatografía de permeación en gel.

Aunque consiguieron producir urea de esta manera, la degradación del PIC no fue completa ni siquiera después de 24 horas, con muchos derivados del ISB todavía presentes. Por ello, los investigadores probaron a aumentar la temperatura y descubrieron que la degradación completa podía conseguirse en unas seis horas a 90ºC. El Dr. Aoki destaca las ventajas de este enfoque: "La reacción se produce sin ningún catalizador, lo que demuestra que la amonólisis del PIC puede realizarse fácilmente utilizando amoníaco acuoso y calor. Por tanto, este procedimiento es operativamente sencillo y respetuoso con el medio ambiente desde el punto de vista del reciclaje químico".

Por último, como prueba de concepto de que todos los productos de degradación del PIC pueden utilizarse directamente como fertilizante, el equipo realizó experimentos de crecimiento de plantas con Arabidopsis thaliana, un organismo modelo. Comprobaron que las plantas tratadas con todos los productos de degradación del PIC crecían mejor que las tratadas sólo con urea.

Los resultados generales de este estudio demuestran la viabilidad de desarrollar sistemas de fertilización a partir de plásticos. Estos sistemas no sólo pueden ayudar a combatir la contaminación y el agotamiento de los recursos, sino que también pueden contribuir a satisfacer la creciente demanda mundial de alimentos. El Dr. Aoki concluye con una nota alta: "Estamos convencidos de que nuestro trabajo representa un hito hacia el desarrollo de materiales poliméricos sostenibles y reciclables en un futuro próximo. La era del 'pan de plástico' está a la vuelta de la esquina".

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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