Investigadores desarrollan un nuevo plástico biodegradable con propiedades termoplásticas similares al polietileno

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Si bien se parece al polietileno de alta densidad con respecto a sus propiedades mecánicas y estructura de estado sólido y tiene un alto punto de fusión (Tm=96 °C), el nuevo material de poliéster-2,18 al mismo tiempo se hidroliza completamente en degradación enzimática in vitro. estudia y mineraliza en condiciones de compostaje industrial (norma ISO 14855-1) en dos meses. Crédito: Angewandte Chemie Edición Internacional (2022). DOI: 10.1002/anie.202213438

El polietileno tiene varias propiedades ventajosas, pero la biodegradabilidad no es una de ellas. Un equipo de investigadores ha desarrollado un plástico que tiene propiedades termoplásticas similares al polietileno pero que también es biodegradable. El material en cuestión es un poliéster semicristalino que se descompone completamente en sus materiales de partida mediante procesos químicos o biológicos suaves, como explica el equipo en su estudio publicado en la revista Angewandte Chemie International Edition.

El polietileno de alta densidad (HDPE) es un material particularmente resistente y duradero. Debe sus propiedades termoplásticas a la estructura interna de sus cadenas moleculares, que están dispuestas de forma cristalina con atracción adicional debido a las fuerzas de van der Waals. Las cadenas moleculares también son hidrocarburos puros. La combinación de cristalinidad y contenido de hidrocarburos significa que los microorganismos, que podrían degradar el plástico, no pueden acceder a las cadenas para romperlas.

El grupo de investigación de Stefan Mecking y sus colegas, de la Universidad de Konstanz, Alemania, ha desarrollado un poliéster que tiene una cristalinidad similar al HDPE y también conserva sus propiedades mecánicas beneficiosas. A diferencia del polietileno, los poliésteres también contienen grupos funcionales que, en teoría, podrían degradarse química o enzimáticamente. Sin embargo, en circunstancias normales, cuanto más cristalino es un poliéster (es decir, más similar al HDPE), menos fácilmente se puede biodegradar.

Por lo tanto, el equipo quedó comprensiblemente sorprendido por la rapidez con la que su poliéster cristalino se degradaba cuando se exponía a enzimas. “Probamos la degradación con enzimas naturales y fue un orden de magnitud más rápida que con nuestro material de referencia”, explica Mecking. No fueron sólo las soluciones enzimáticas las que degradaron el material: los microorganismos del suelo también pudieron convertir completamente el poliéster en abono.

Pero, ¿qué es lo que hace que este poliéster sea tan excepcionalmente biodegradable? El equipo pudo identificar la importante contribución del etilenglicol, uno de los componentes básicos del poliéster. Mecking añade: “Este componente básico es muy común en los poliésteres. Proporciona un alto punto de fusión, pero también aumenta la degradabilidad en estos materiales similares al polietileno”.

Debido a su buena degradabilidad química y biológica, junto con sus propiedades mecánicas, el nuevo poliéster podría encontrar aplicaciones como material termoplástico reciclable con un impacto ambiental mínimo. El objetivo final es el reciclaje químico de circuito cerrado para descomponer el plástico en sus materias primas y producir plásticos nuevos, añade Mecking. El beneficio adicional del plástico del equipo es que, si algún material ingresa al medio ambiente a pesar de este circuito cerrado, puede biodegradarse y no dejar un impacto duradero.

Más información: Marcel Eck et al, Material biodegradable similar al polietileno de alta densidad, Angewandte Chemie International Edition (2022). DOI: 10.1002/anie.202213438 Información de la revista: Angewandte Chemie Edición Internacional