En nuestro mundo rápidamente industrializado, la búsqueda de materiales sostenibles nunca ha sido más urgente.
por la Escuela Politécnica Federal de Lausana
Los plásticos, omnipresentes en la vida diaria, plantean importantes desafíos ambientales, principalmente debido a su origen en combustibles fósiles y su problemática eliminación.
Ahora, un estudio dirigido por el equipo de Jeremy Luterbacher en EPFL revela un enfoque pionero para producir plásticos de alto rendimiento a partir de recursos renovables . La investigación, publicada en Nature Sustainability , presenta un método novedoso para crear poliamidas (una clase de plásticos conocidos por su resistencia y durabilidad, los más famosos de los cuales son los nailon) utilizando un núcleo de azúcar derivado de desechos agrícolas.
El nuevo método aprovecha un recurso renovable y también logra esta transformación de manera eficiente y con un mínimo impacto ambiental.
«Los plásticos típicos de origen fósil necesitan grupos aromáticos para darles rigidez; esto les confiere propiedades de rendimiento como dureza, resistencia y resistencia a altas temperaturas», dice Luterbacher. «Aquí obtenemos resultados similares, pero utilizamos una estructura de azúcar, que es ubicua en la naturaleza y generalmente completamente no tóxica, para proporcionar rigidez y propiedades de rendimiento».
Lorenz Manker, autor principal del estudio, y sus colegas desarrollaron un proceso sin catalizadores para convertir dimetilglioxilato xilosa, un carbohidrato estabilizado elaborado directamente a partir de biomasa como madera o mazorcas de maíz, en poliamidas de alta calidad. El proceso logra una impresionante eficiencia atómica del 97 %, lo que significa que casi todo el material de partida se utiliza en el producto final, lo que reduce drásticamente los residuos.
La poliamida es resistente y flexible, lo que permite retorcerla y doblarla sin romperse. Crédito: Lorenz Manker/EPFL
Las fibras de poliamida teñidas y naturales después de la extrusión. Crédito: Lorenz Manker/EPFL
Extrusión de alta precisión de filamento de impresión 3D. Crédito: Lorenz Manker/EPFL
Las poliamidas de origen biológico exhiben propiedades que pueden competir con sus contrapartes fósiles, ofreciendo una alternativa prometedora para diversas aplicaciones. Es más, los materiales demostraron una resiliencia significativa a través de múltiples ciclos de reciclaje mecánico, manteniendo su integridad y rendimiento, lo cual es un factor crucial para gestionar el ciclo de vida de los materiales sostenibles .
Las aplicaciones potenciales de estas poliamidas innovadoras son enormes y van desde piezas de automóviles hasta bienes de consumo, todo ello con una huella de carbono significativamente reducida. El análisis tecnoeconómico y la evaluación del ciclo de vida del equipo sugieren que estos materiales podrían tener un precio competitivo frente a las poliamidas tradicionales, incluido el nailon (por ejemplo, nailon 66), con una reducción del potencial de calentamiento global de hasta un 75%.
Más información: Lorenz P. Manker et al, Poliamidas de alto rendimiento basadas en un núcleo de carbohidratos sostenible, Nature Sustainability (2024). DOI: 10.1038/s41893-024-01298-7
