Fibras de un derivado del maíz, plástico biodegradable desarrollado en la Universidad de Nebraska-Lincoln. Los investigadores de Nebraska y sus colegas han demostrado una nueva técnica para mejorar las propiedades del bioplástico que también podría agilizar su fabricación. haciéndolo más competitivo con sus contrapartes basadas en el petróleo. Crédito:Craig Chandler, Universidad de Nebraska-Lincoln
Introduciendo un simple paso a la producción de derivados de plantas, El plástico biodegradable podría mejorar sus propiedades al tiempo que supera los obstáculos para su fabricación comercial. dice una nueva investigación de la Universidad de Nebraska-Lincoln y la Universidad de Jiangnan.
¿Ese paso? Trayendo el calor.
Yiqi Yang de Nebraska y sus colegas encontraron que elevar la temperatura de las fibras de bioplástico a varios cientos de grados Fahrenheit, luego lentamente dejándolos enfriar, mejoró enormemente la resistencia normalmente mediocre del bioplástico al calor y la humedad.
Su enfoque térmico también permitió al equipo evitar solventes y otros costosos, técnicas que requieren mucho tiempo y que normalmente se necesitan para fabricar un bioplástico comercialmente viable, informó el estudio.
Yang dijo que el enfoque podría permitir a los fabricantes de plástico derivado del maíz, como una planta de Cargill en Blair, Nebraska:para producir continuamente el material biodegradable en una escala que al menos se acerque al plástico a base de petróleo. el estándar de la industria. Una investigación reciente estima que alrededor del 90 por ciento del plástico estadounidense no se recicla.
"Esta tecnología limpia hace posible (la) producción a escala industrial de bioplásticos comercializables, "informaron los autores.
No es fácil ser verde
El enfoque utiliza ácido poliláctico, o polilactida, un componente de plástico biodegradable que puede fermentarse a partir de almidón de maíz, caña de azúcar y otras plantas. Aunque la mayoría de los plásticos están hechos de petróleo, la polilactida se ha convertido en una alternativa más respetuosa con el medio ambiente.
Sin embargo, la susceptibilidad de la polilactida al calor y la humedad, particularmente durante el proceso de fabricación, ha limitado su uso en textiles y otras industrias. Al buscar formas de abordar el problema, Los investigadores descubrieron hace mucho tiempo que la mezcla de moléculas de polilactida de imagen especular, generalmente denominadas "L" y "D", podría producir interacciones moleculares más fuertes y un mejor rendimiento que usar solo L o D solo.
Investigadores de Nebraska (desde la izquierda) Wei Li, Yiqi Yang y Bingnan Mu han colaborado con colegas en China para desarrollar un Fibra plástica biodegradable derivada del almidón de maíz. Crédito:Craig Chandler, University of Nebraska-Lincoln Fibras bioplásticas preparadas de manera convencional antes (arriba a la izquierda) y después (abajo a la izquierda) de ser expuestas a la humedad, en comparación con las fibras tratadas térmicamente antes (cerca de la derecha) y después (extrema derecha) del mismo proceso. Crédito:
Pero había otra trampa. Convencer a una proporción razonable de las moléculas L y D para que se emparejen permanentemente es difícil, a menudo obliga a los investigadores a inventar costosos y complicados esquemas de emparejamiento. Algunos de los más comunes involucran el uso de solventes u otros agentes químicos cuya eliminación puede causar problemas ambientales por sí mismos.
"El problema es que la gente no pudo encontrar la manera de hacerlo funcionar para poder usarlo a gran escala, "dijo Yang, Charles Bessey Profesor de ingeniería de sistemas biológicos y de textiles, merchandising y diseño de moda. "La gente usa solventes desagradables u otros aditivos. Pero esos no son buenos para la producción continua.
"No queremos disolver los polímeros y luego intentar evaporar los solventes, y luego considerar reutilizarlos. Eso es demasiado caro (y) no realista ".
Calentar
Yang y sus colegas decidieron seguir otro enfoque. Después de mezclar gránulos de polilactida L y D y convertirlos en fibras, el equipo los calentó rápidamente a una temperatura de hasta 400 grados Fahrenheit.
El bioplástico resultante resistió la fusión a temperaturas más de 100 grados más altas que los plásticos que contienen solo las moléculas L o D. También mantuvo su integridad estructural y resistencia a la tracción después de sumergirse en agua a más de 250 grados. aproximación de las condiciones que deben soportar los bioplásticos al ser incorporados a tejidos teñidos.
La industria textil produce alrededor de 100 millones de toneladas de fibras al año, Yang dijo:lo que significa que una alternativa ecológica viable a la fabricación basada en el petróleo podría resultar rentable tanto desde el punto de vista medioambiental como financiero.
"Así que usamos una forma económica que se puede aplicar de forma continua, que es una gran parte de la ecuación, "Dijo Yang." Tienes que poder hacerlo continuamente para tener una producción a gran escala. Esos son factores importantes ".
Aunque el equipo ha demostrado una producción continua a menor escala en el laboratorio de Yang, Dijo que pronto se intensificará para ilustrar mejor cómo el enfoque podría integrarse en los procesos industriales existentes.
