Blog

May 13, 2024

Los plásticos biodegradables son compostables en su patio trasero

Los plásticos biodegradables son compostables en su jardín: utilizamos plásticos en casi todos los aspectos de nuestras vidas. Estos materiales son baratos de fabricar e increíblemente estables. El problema viene cuando terminamos.

Los plásticos biodegradables son compostables en su jardín: utilizamos plásticos en casi todos los aspectos de nuestras vidas. Estos materiales son baratos de fabricar e increíblemente estables. El problema surge cuando dejamos de usar algo plástico: puede persistir en el medio ambiente durante años. Con el tiempo, el plástico se descompondrá en fragmentos más pequeños, llamados microplásticos, que pueden plantear importantes problemas ambientales y de salud.

La mejor solución sería utilizar plásticos de base biológica que se biodegraden, pero muchos de esos bioplásticos no están diseñados para degradarse en condiciones de compostaje en el patio trasero. Deben procesarse en instalaciones comerciales de compostaje, a las que no se puede acceder en todas las regiones del país.

Un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Washington ha desarrollado nuevos bioplásticos que se degradan en la misma escala de tiempo que una cáscara de plátano en un contenedor de abono de jardín. Estos bioplásticos están hechos enteramente de células de cianobacterias de color azul verdoso en polvo, también conocidas como espirulina. El equipo utilizó calor y presión para darle varias formas al polvo de espirulina, la misma técnica de procesamiento utilizada para crear plásticos convencionales. Los bioplásticos del equipo de la Universidad de Washington tienen propiedades mecánicas comparables a los plásticos derivados del petróleo de un solo uso.

El equipo publicó estos hallazgos el 20 de junio en Advanced Functional Materials.

"Estábamos motivados para crear bioplásticos que sean a la vez bioderivados y biodegradables en nuestros patios traseros, y que al mismo tiempo sean procesables, escalables y reciclables", dijo la autora principal Eleftheria Roumeli, profesora asistente de ciencia e ingeniería de materiales de la Universidad de Washington. “Los bioplásticos que hemos desarrollado, utilizando únicamente espirulina, no solo tienen un perfil de degradación similar al de los desechos orgánicos, sino que también son en promedio 10 veces más fuertes y rígidos que los bioplásticos de espirulina reportados anteriormente. Estas propiedades abren nuevas posibilidades para la aplicación práctica de los plásticos a base de espirulina en diversas industrias, incluidos los envases de alimentos desechables o los plásticos domésticos, como botellas o bandejas”.

Los investigadores optaron por utilizar espirulina para fabricar sus bioplásticos por varias razones. En primer lugar, se puede cultivar a gran escala porque la gente ya lo utiliza para diversos alimentos y cosméticos. Además, las células de espirulina secuestran dióxido de carbono a medida que crecen, lo que convierte a esta biomasa en una materia prima neutra en carbono o potencialmente negativa en carbono para los plásticos.

"La espirulina también tiene propiedades únicas de resistencia al fuego", dijo el autor principal Hareesh Iyer, estudiante de doctorado en ciencia e ingeniería de materiales de la Universidad de Washington. “Cuando se expone al fuego, se autoextingue instantáneamente, a diferencia de muchos plásticos tradicionales que se queman o se derriten. Esta característica resistente al fuego hace que los plásticos a base de espirulina sean ventajosos para aplicaciones en las que los plásticos tradicionales pueden no ser adecuados debido a su inflamabilidad. Un ejemplo podrían ser los bastidores de plástico en los centros de datos porque los sistemas que se utilizan para mantener fríos los servidores pueden calentarse mucho”.

La creación de productos de plástico a menudo implica un proceso que utiliza calor y presión para darle al plástico la forma deseada. El equipo de la Universidad de Washington adoptó un enfoque similar con sus bioplásticos.

"Esto significa que no tendríamos que rediseñar las líneas de fabricación desde cero si quisiéramos utilizar nuestros materiales a escala industrial", dijo Roumeli. “Hemos eliminado una de las barreras comunes entre el laboratorio y la ampliación para satisfacer la demanda industrial. Por ejemplo, muchos bioplásticos se fabrican a partir de moléculas que se extraen de la biomasa, como las algas marinas, y se mezclan con modificadores de rendimiento antes de formar películas. Este proceso requiere que los materiales estén en forma de solución antes de la fundición, y esto no es escalable”.

Otros investigadores han utilizado espirulina para crear bioplásticos, pero los bioplásticos de los investigadores de la Universidad de Washington son mucho más fuertes y rígidos que los intentos anteriores. El equipo de la Universidad de Washington optimizó la microestructura y la unión dentro de estos bioplásticos alterando sus condiciones de procesamiento, como la temperatura, la presión y el tiempo en la extrusora o la prensa en caliente, y estudiando las propiedades estructurales de los materiales resultantes, incluida su resistencia, rigidez y tenacidad.

Estos bioplásticos aún no están listos para ser ampliados para uso industrial. Por ejemplo, aunque estos materiales son fuertes, siguen siendo bastante frágiles. Otro desafío es que son sensibles al agua.

"No querrás que llueva sobre estos materiales", dijo Iyer.

El equipo está abordando estos problemas y continúa estudiando los principios fundamentales que dictan cómo se comportan estos materiales. Los investigadores esperan diseñar para diferentes situaciones mediante la creación de una variedad de bioplásticos. Esto sería similar a la variedad de plásticos existentes a base de petróleo.

Los materiales recientemente desarrollados también son reciclables.

"La biodegradación no es nuestro escenario preferido para el final de su vida", dijo Roumeli. “Nuestros bioplásticos de espirulina son reciclables mediante reciclaje mecánico, que es muy accesible. Sin embargo, la gente no suele reciclar plásticos, por lo que es una ventaja adicional que nuestros bioplásticos se degradan rápidamente en el medio ambiente”.

Los coautores de este artículo son los estudiantes de doctorado en ciencia e ingeniería de materiales de la Universidad de Washington, Ian Campbell y Mallory Parker; Paul Grandgeorge, académico postdoctoral de la Universidad de Washington en ciencia e ingeniería de materiales; Andrew Jiménez, quien completó este trabajo como becario postdoctoral en ciencia e ingeniería de materiales de la Universidad de Washington y ahora está en Intel; Michael Holden, estudiante de maestría de la Universidad de Washington que estudia ciencia e ingeniería de materiales; Mathangi Venkatesh, estudiante universitario de ingeniería química de la Universidad de Washington; Marissa Nelsen, quien completó este trabajo como estudiante de biología en la Universidad de Washington; y Bichlien Nguyen, investigador principal de Microsoft. Esta investigación fue financiada por Microsoft, Meta y la Fundación Nacional de Ciencias.

Para obtener más información, comuníquese con Roumeli en [email protected]. Nota: Roumeli está en hora del este esta semana.

Los plásticos biodegradables se pueden convertir en compost en su patio trasero: artículo original

Los bioplásticos se vuelven más atractivos para la industria

Primeras bolsas compostables hechas de un nuevo y revolucionario plástico

La Asociación de la Industria del Plástico publica un informe sobre bioplásticos