En general, Los plásticos se procesan a más de cien grados centígrados. Enzimas por el contrario, normalmente no puede soportar estas altas temperaturas. Los investigadores del Instituto Fraunhofer de Investigación Aplicada de Polímeros IAP han logrado reconciliar estas contradicciones:son capaces de incrustar enzimas en plásticos sin que las enzimas pierdan su actividad en el proceso. Los potenciales que esto crea son enormes.

Materiales que se limpian solos, tienen superficies anti-moho o incluso son autodegradables son solo algunos ejemplos de lo que será posible si logramos incrustar enzimas activas en los plásticos. Pero para que las propiedades específicas de la enzima se transfieran a los materiales, las enzimas no deben sufrir daños ya que están incrustadas en el plástico. Los científicos de Fraunhofer IAP han desarrollado una solución al problema como parte del proyecto "Biofuncionalización / Biologización de materiales poliméricos BioPol". Desde el verano de 2018, el proyecto se ha estado ejecutando en cooperación con BTU Cottbus-Senftenberg. El Ministerio de Ciencia, Investigación y Cultura del Estado de Brandeburgo está financiando el proyecto.

“Estaba claro desde el principio que no buscábamos producir plásticos biofuncionalizados a escala de laboratorio. Queríamos dar un paso de gigante para demostrar que la producción técnica es posible, "dice el Dr. Ruben R. Rosencrantz, Jefe del departamento de "Materiales Biofuncionalizados y (Glyco) Biotecnología" en Fraunhofer IAP, resumiendo los ambiciosos objetivos del proyecto. Alrededor del punto medio del proyecto, ya están surgiendo importantes avances:las enzimas se han incorporado con éxito, tanto en términos de las propias enzimas como de la técnica de procesamiento.

Portadores protectores inorgánicos para una mayor estabilidad a la temperatura

Buscando una forma de estabilizar las enzimas, los investigadores utilizan portadores inorgánicos. Estos portadores actúan como una especie de protección para la enzima. Como explica Rosencrantz:"Utilizamos partículas inorgánicas, por ejemplo, que son muy porosos. Las enzimas se unen a estos portadores incrustándose en los poros. Aunque esto restringe la movilidad de las enzimas, permanecen activos y pueden soportar temperaturas mucho más altas ".

Rosencrantz hace estrés, sin embargo, que no existe un proceso de estabilización de aplicación general:"No hay dos enzimas iguales. El vehículo y la tecnología más adecuados para el proceso de inclusión siguen siendo específicos de la enzima".

Enzimas estabilizadas:no solo en la superficie del plástico, pero por dentro también

Los investigadores buscaron deliberadamente una forma de aplicar las enzimas estabilizadas no solo a la superficie del plástico, sino de incrustarlos directamente en los plásticos. "Aunque es mucho más difícil, esta técnica también evita los signos de desgaste en la superficie del material que afectan la funcionalidad de los plásticos, "explica Thomas Büsse, quien dirige la planta piloto de procesamiento de biopolímeros del instituto en Schwarzheide.

Para lograr un resultado de material óptimo en el proceso posterior, las enzimas estabilizadas deben distribuirse lo más rápidamente posible en el plástico fundido caliente al que se añaden, sin exponerse a fuerzas excesivas o temperaturas elevadas. Un acto de equilibrio que se inclinó a favor de Büsse:"Hemos desarrollado un proceso que es adecuado tanto para los bioplásticos como para los plásticos convencionales a base de petróleo como el polietileno. Nuestras investigaciones también muestran que una vez incrustado en el plástico, Las enzimas estabilizadas pueden soportar cargas térmicas más altas que antes. Esto facilita considerablemente el uso de enzimas y todos los pasos del proceso ".

Los plásticos autolimpiantes son solo el comienzo

Hasta ahora, Los investigadores de Fraunhofer IAP han evaluado principalmente las proteasas como su elección de enzima. Las proteasas pueden romper otras proteínas. Esto confiere al plástico funcionalizado por estas proteasas un efecto autolimpiante. Tubería, por ejemplo, no se cerraría ni se atascaría tan fácilmente. Pero también se están probando sistemáticamente otras enzimas. Los socios de cooperación de BTU Cottbus-Senftenberg se están centrando más de cerca en las enzimas para degradar plásticos y sustancias tóxicas, por ejemplo.

Los primeros granulados de plástico funcionalizados, Ya se han producido películas y cuerpos de moldeo por inyección. Los investigadores han establecido que las enzimas incluidas en estos productos permanecen activas. El siguiente paso ahora es probar y optimizar aún más el proceso para el uso diario en varias aplicaciones. Rosencrantz y Büsse son optimistas y también han presentado una solicitud de patente para su investigación.