Un nuevo enfoque para los plásticos sostenibles
A partir de ahora, los investigadores mejoran la huella medioambiental del poliestireno mediante aditivos innovadores para el material
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El poliestireno es uno de los plásticos más importantes a nivel mundial, pero aún se considera que dista mucho de ser sostenible. Su producción depende de recursos fósiles, requiere grandes cantidades de energía y el material rara vez se recicla. Un equipo de investigación dirigido por el Helmholtz-Zentrum Hereon ha desarrollado ahora un poliestireno alternativo que contiene materias primas renovables, puede producirse de forma eficiente desde el punto de vista energético y es degradable. Los resultados se han publicado recientemente en la revista Chem Circularity.
El poliestireno se utiliza en embalajes protectores para televisores y dispositivos electrónicos, en molduras decorativas y zócalos para la construcción de interiores, y en placas de Petri. Es uno de los plásticos más importantes del mundo, con una producción anual de casi 20 millones de toneladas. Este material se obtiene principalmente del petróleo crudo y rara vez se recicla. El poliestireno virgen suele ser más barato que el material reciclado, lo que significa que los productos usados suelen incinerarse o enviarse a vertederos. Al igual que muchos otros plásticos, el poliestireno es muy resistente a la degradación en el medio ambiente.
Los investigadores han desarrollado ahora una versión más sostenible del poliestireno. «La combinación de materias primas renovables, un menor consumo energético y una mejor reciclabilidad supone un gran paso adelante», afirma el investigador doctoral Phannaro Nhem, que actualmente cursa su doctorado bajo la supervisión de la profesora Francesca Toma, directora del Instituto de Materiales Funcionales para la Sostenibilidad de Hereon. En el proyecto también han participado investigadores de la BTU Cottbus-Senftenberg, la Universidad Libre de Berlín y la Universidad Helmut Schmidt de Hamburgo.
Un 50 % de materias primas renovables
El poliestireno convencional se produce uniendo químicamente moléculas de estireno para formar un material plástico. Durante este proceso, las moléculas de estireno forman un polímero rígido, y es necesario calentar el recipiente de reacción. El equipo de investigación complementó el estireno con el compuesto químico anhídrido itacónico, que puede producirse mediante la fermentación de carbohidratos de origen vegetal, como el azúcar. El poliestireno resultante contiene alrededor del 50 % de esta materia prima de origen biológico.
El proceso de fabricación también se ha hecho más eficiente desde el punto de vista energético. En lugar de utilizar recipientes de reacción calentados, los investigadores emplearon radiación de microondas como fuente de calor. «Es similar a una cocina doméstica. Calentar la comida en una placa de cocina lleva tiempo y consume mucha energía. Las microondas son mucho más rápidas», explica Phannaro Nhem. «La tecnología de microondas aún no se ha adoptado de forma generalizada en la síntesis de polímeros», afirma Francesca Toma. «Sin embargo, nuestros resultados sugieren que podría convertirse en una alternativa más eficiente desde el punto de vista energético para los procesos de polimerización controlada».
Puntos de ruptura integrados para el reciclaje
El equipo también incorporó el compuesto DOT al material. Estas moléculas de DOT actúan como puntos de ruptura integrados deliberadamente en la red polimérica, lo que permite que el material se descomponga químicamente en fragmentos más pequeños al final de su ciclo de vida. «A diferencia del poliestireno convencional, nuestro material puede fragmentarse en trozos pequeños», afirma Nhem. Estos fragmentos más pequeños pueden someterse posteriormente a un procesamiento químico adicional. Las bacterias también son capaces de metabolizar los fragmentos, mientras que no pueden degradar la estructura fuertemente reticulada del poliestireno convencional.
«El nuevo polímero se ha desarrollado siguiendo el principio del “diseño para la degradación”, lo que significa que está concebido para descomponerse de forma controlada al final de su vida útil», añade Francesca Toma. «Esto abre el camino para que el poliestireno forme parte de ciclos de materiales cerrados y de una economía circular». Las pruebas iniciales han demostrado que el material puede procesarse utilizando equipos convencionales de moldeo por inyección. Con su actual configuración a escala de laboratorio, los investigadores produjeron placas de Petri en miniatura de aproximadamente el tamaño de una moneda de un euro. Sin embargo, en el futuro se podría prever una amplia gama de aplicaciones. Los estudios preliminares con células madre humanas también indican que el material es biocompatible y ofrece un rendimiento tan bueno como el del poliestireno disponible en el mercado para aplicaciones de cultivo celular.
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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