Una marea de impulso público se está hinchando contra la crisis de los plásticos a base de petróleo, que están en nuestros vertederos, flotando en nuestros océanos, y apareciendo en nuestro aire e incluso en nuestra comida.

Mientras tanto, en un laboratorio de química de la Universidad Estatal de Colorado, Algunas de las mejores mentes en la ciencia de los polímeros están trabajando para lograr lo que creen que es una solución viable. Cotidiano, están trabajando en una nueva química para materiales sostenibles que podrían competir con, y eventualmente incluso reemplazar, el difícil de reciclar, plásticos básicos no degradables que han abrumado nuestro medio ambiente durante décadas.

Eugene Chen, profesor del Departamento de Química, ha dirigido un nuevo estudio que demuestra un camino de catálisis química para hacer que una clase existente de biomateriales, que ya está ganando impulso en entornos industriales, sea aún más comercialmente viable y estructuralmente diversa. Los resultados se publican en la revista Ciencias , y el artículo incluye al primer autor Xiaoyan Tang y los coautores de los estudiantes graduados Andrea Westlie y Eli Watson.

Plásticos biodegradables

En años recientes, Chen ha centrado algunos de los esfuerzos de su laboratorio en un conjunto de biomateriales llamados PHA, o polihidroxialcanoatos. Son una clase de poliésteres, producido por bacterias, que son biodegradables en un grado no visto en plásticos comerciales. Derrotaron a los bioplásticos "compostables" hechos de ácido poliláctico (PLA) al degradarse naturalmente en océanos y vertederos. mientras que el PLA necesita ser compostado industrialmente. Algunos ven los PHA como un faro en la oscuridad, mundo lleno de plásticos, con empresas que ya intentan crear una industria en torno a estos materiales de base biológica.

Pero las PHA tienen sus limitaciones. Se fabrican en biorreactores donde las comunidades de bacterias convierten las materias primas de carbono biorrenovables, como azúcares, en la forma más simple de PHA, llamado poli (3-hidroxibutirato), o P3HB. Diferentes fuentes de carbono y bacterias también pueden producir otros derivados de PHA. Estas configuraciones de biosíntesis son actualmente caras, relativamente lento y obstaculizado por su limitada escalabilidad y productividad.

En su artículo de ciencia, Chen y sus colegas atacan esas limitaciones una por una, ofreciendo una novela, vía química sintética para hacer PHA convencionales y nuevos con mejoras, ajustable, propiedades mecánicas y físicas. Estas son las mismas características que hicieron que los plásticos derivados del petróleo fueran tan omnipresentes en nuestro mundo.

Método de polimerización

Los químicos de polímeros de CSU informan que su nueva metodología de polimerización está habilitada por catalizadores que polimerizan directamente un monómero de origen biológico llamado 8DL que existe en una forma llamada estereoisómeros. La polimerización catalizada produce de forma ordenada, cristalino, los llamados PHA "estereosecuenciados". En el laboratorio, los investigadores demostraron la ductilidad y dureza de sus materiales, y su capacidad para ajustar la estructura y función de sus materiales.

"Queríamos resolver el problema del cuello de botella, ", Dijo Chen." ¿Cómo podemos desarrollar la vía de catálisis química para esta fantástica clase de plásticos biodegradables para que usted tenga, básicamente, escalabilidad producción rápida y capacidad de sintonización para hacer diferentes PHA? … Esa fue la motivación ".

Este trabajo se basó en investigaciones publicadas anteriormente que aparecieron en Comunicaciones de la naturaleza . Luego, los investigadores utilizaron su vía de síntesis química para producir P3HB, uno de los 150 biomateriales PHA. Pero P3HB es relativamente frágil, lo que lo hace poco práctico para muchas aplicaciones de plásticos derivados del petróleo de la actualidad.

Chen enfatiza que no es un experto en vías biosintéticas para producir PHA. Sin embargo, Este laboratorio ofrece el enfoque de catálisis química tecnológicamente ventajoso para los materiales PHA nuevos y existentes, lo que podría desempeñar un papel importante en la solución de la crisis de los plásticos de nuestra generación.