La vida moderna depende del plástico. Este producto liviano y adaptable es la piedra angular de los envases, equipos médicos, las industrias aeroespacial y automotriz, y más. Pero los residuos plásticos siguen siendo un problema, ya que se degradan en los vertederos y contaminan los océanos.
Los investigadores de la Facultad de Ingeniería de FAMU-FSU han creado una alternativa potencial al plástico tradicional a base de petróleo que está hecho de dióxido de carbono (CO2 ) y la lignina, un componente de la madera que es un subproducto de bajo costo de la fabricación de papel y la producción de biocombustibles. Su investigación fue publicada en Advanced Functional Materials .
"Nuestro estudio toma el dañino gas de efecto invernadero CO2 y lo convierte en una materia prima útil para producir polímeros o plásticos degradables", afirmó Hoyong Chung, profesor asociado de ingeniería química y biomédica de la universidad. "No sólo estamos reduciendo el CO2 emisiones, pero estamos produciendo un producto de polímero sostenible utilizando el CO2 ."
Este estudio es el primero en demostrar la síntesis directa de lo que se conoce como monómero de carbonato cíclico, una molécula formada por átomos de carbono y oxígeno que pueden unirse con otras moléculas, elaborada a partir de CO2. y lignina.
Al unir múltiples monómeros, los científicos pueden crear polímeros sintéticos, moléculas de cadena larga que pueden diseñarse para cumplir todo tipo de aplicaciones.
El material desarrollado por Chung y su equipo de investigación es totalmente degradable al final de su vida útil sin producir microplásticos ni sustancias tóxicas. Se puede sintetizar a presiones y temperaturas más bajas. Y el polímero se puede reciclar sin perder sus propiedades originales.
Mediante la despolimerización, los investigadores pueden convertir polímeros en monómeros puros, que son los componentes básicos de los polímeros. Ésta es la clave de la alta calidad del material reciclado. Los monómeros se pueden reciclar indefinidamente y producir un polímero de alta calidad tan bueno como el original, una mejora con respecto a los materiales poliméricos desarrollados anteriormente y utilizados actualmente en los que la exposición repetida al calor durante la fusión reduce la calidad y permite un reciclaje limitado.
"Podemos degradar fácilmente el polímero mediante la despolimerización, y el producto degradado puede sintetizar el mismo polímero nuevamente", dijo Chung. "Esto es más rentable y evita que se pierdan las propiedades originales de los polímeros durante el reciclaje múltiple. Esto se considera un gran avance en la ciencia de los materiales, ya que permite la realización de una verdadera economía circular".
El material recientemente desarrollado podría usarse para productos plásticos de bajo costo y corta vida útil en sectores como la construcción, la agricultura, el embalaje, los cosméticos, los textiles, los pañales y los utensilios de cocina desechables. Con un mayor desarrollo, Chung anticipa su uso en polímeros altamente especializados para aplicaciones biomédicas y de almacenamiento de energía.
El investigador postdoctoral Arijit Ghorai fue el autor principal del estudio.
Más información: Arijit Ghorai y otros, CO2 y polímeros sostenibles a base de lignina con reciclaje químico de circuito cerrado, materiales funcionales avanzados (2024). DOI:10.1002/adfm.202403035
Información de la revista: Materiales funcionales avanzados
Proporcionado por la Universidad Estatal de Florida
