Los plásticos han arrasado en el mundo durante el último siglo, encontrando aplicaciones en prácticamente todos los aspectos de nuestras vidas. Sin embargo, el auge de los polímeros sintéticos, que forman la base de los plásticos, ha contribuido a muchos problemas medioambientales graves.
por el Instituto de Tecnología de Tokio
El peor de ellos es el uso excesivo de compuestos petroquímicos y la eliminación de materiales no biodegradables sin reciclaje; solo el 14% de todos los residuos plásticos se recicla, lo que apenas soluciona el problema.
Resolver el enigma del plástico requiere sistemas «circulares», en los que los materiales de origen utilizados para producir los plásticos completan el círculo después de la eliminación y el reciclaje. En el Instituto de Tecnología de Tokio, un equipo de científicos dirigido por el profesor asistente Daisuke Aoki y el profesor Hideyuki Otsuka es pionero en un concepto novedoso. En su nuevo proceso ecológico, los plásticos producidos a partir de biomasa (bioplásticos) se reciclan químicamente para convertirlos en fertilizantes. Este estudio se publicará en Green Chemistry , una revista de la Royal Society of Chemistry que se centra en la investigación innovadora sobre tecnologías sostenibles y ecológicas.
El equipo se centró en el poli (carbonato de isosorbida), o PIC, un tipo de policarbonato de base biológica que ha atraído mucha atención como alternativa a los policarbonatos a base de petróleo. El PIC se produce utilizando un material no tóxico derivado de la glucosa llamado isosorbida (ISB) como monómero. Lo interesante es que los enlaces de carbonato que se unen a las unidades ISB se pueden cortar utilizando amoniaco (NH 3 ) en un proceso conocido como amonólisis. El proceso produce urea, una molécula rica en nitrógeno que se usa ampliamente como fertilizante. Si bien 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 degradación en lugar de solo los monómeros.
Primero, los científicos investigaron qué tan bien se podría realizar la amonólisis completa de PIC en agua en condiciones suaves (30 grados Celsius y presión atmosférica). El motivo de esta decisión fue evitar el uso de disolventes orgánicos y cantidades excesivas de energía. El equipo analizó cuidadosamente todos los productos de reacción a través de varios medios, incluida la espectroscopia de resonancia magnética nuclear , la espectroscopia de infrarrojos por transformada de Fourier y la cromatografía de permeación en gel.
Aunque lograron producir urea de esta manera, la degradación del PIC no fue completa incluso después de 24 horas, con muchos derivados de ISB todavía presentes. Por lo tanto, los investigadores intentaron aumentar la temperatura y descubrieron que se podía lograr una degradación completa en aproximadamente seis horas a 90 grados Celsius. El Dr. Aoki destaca los beneficios de este enfoque: «La reacción ocurre sin ningún catalizador, lo que demuestra que la amonólisis del PIC se puede realizar fácilmente utilizando amoníaco acuoso y calentamiento. Por lo tanto, este procedimiento es simple desde el punto de vista operativo y respetuoso con el medio ambiente desde el punto de vista del reciclaje químico. . «
Finalmente, como prueba de concepto de que todos los productos de degradación del PIC pueden usarse directamente como fertilizante, el equipo realizó experimentos de crecimiento de plantas con Arabidopsis thaliana, un organismo modelo. Descubrieron que las plantas tratadas con todos los productos de degradación del PIC crecían mejor que las plantas tratadas solo con urea.
Los resultados generales de este estudio muestran la viabilidad de desarrollar sistemas de fertilizantes a partir de plásticos. Los sistemas no solo 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 plásticos’ está a la vuelta de la esquina».
