Investigadores de la Universidad de Hokkaido han dado un importante paso adelante en el intento de fabricar plásticos reciclables pero estables a partir de materiales vegetales. Este es un requisito clave para reducir la carga de la contaminación plástica en el medio ambiente. Desarrollaron un método conveniente y versátil para fabricar una variedad de polímeros a partir de químicos derivados de la celulosa vegetal; Lo más importante es que estos polímeros se pueden reciclar por completo. El método fue publicado en la revista ACS Macro Letters. .
La celulosa es uno de los componentes más abundantes de la biomasa derivada de las plantas y es una parte clave de las resistentes paredes celulares que rodean todas las células vegetales. Se puede obtener fácilmente a partir de desechos vegetales, como paja y aserrín, por lo que su uso como materia prima para la fabricación de polímeros no debería reducir la disponibilidad de tierras agrícolas para la producción de alimentos.
La celulosa es un polímero polisacárido de cadena larga, lo que significa que está compuesta por múltiples grupos de azúcar, específicamente glucosa, unidos entre sí mediante enlaces químicos.
Para fabricar sus nuevos polímeros, el equipo de Hokkaido utilizó dos moléculas pequeñas disponibles comercialmente, levoglucosenona (LGO) y dihidrolevoglucosenona (Cyrene), que están hechas de celulosa. Desarrollaron nuevos procesos químicos para convertir LGO y Cyrene en una variedad de polímeros de polisacáridos no naturales. Variar la estructura química precisa de los polímeros ofrece la capacidad de generar diferentes materiales para una variedad de aplicaciones posibles.
"Nuestros mayores desafíos fueron controlar la reacción de polimerización que une las moléculas de monómero más pequeñas y obtener materiales de polisacáridos que sean lo suficientemente estables para aplicaciones comunes y al mismo tiempo puedan romperse y reciclarse mediante condiciones químicas específicas", dice el profesor asistente Feng Li, un autor correspondiente.
Li añade que la mayor sorpresa durante la investigación fue la alta transparencia de las películas de polímeros que fabricaron, lo que podría ser crucial para el tipo de aplicaciones especializadas para las que estos polímeros parecen más adecuados. "Como los materiales son bastante rígidos, puede resultar difícil utilizarlos como materiales plásticos flexibles, como bolsas de plástico, por lo que espero que sean más adecuados para materiales de alto rendimiento para aplicaciones ópticas, electrónicas y biomédicas", dijo el profesor Toshifumi Satoh. , añade el otro autor correspondiente.
Otros grupos de investigación de todo el mundo también están explorando el potencial de fabricar polímeros que sustituyan al plástico a partir de plantas, y algunos de estos "bioplásticos" ya están disponibles comercialmente, pero el grupo de Satoh ha añadido una nueva e importante oportunidad a este campo en rápido desarrollo.
El equipo ahora planea explorar más posibilidades, pero las variaciones estructurales factibles son tan numerosas que les gustaría unir fuerzas con especialistas en química computacional, inteligencia artificial y síntesis automatizada para explorar las opciones.
"Esperamos que este trabajo desarrolle una amplia variedad de polímeros de polisacáridos no naturales útiles para que formen parte de un circuito cerrado sostenible de síntesis a partir de biomasa con reciclaje eficiente", concluye Li.
Más información: Yuta Mizukami et al, Polisacáridos (1→6) no naturales químicamente reciclables de levoglucosenona y dihidrolevoglucosenona derivadas de celulosa, ACS Macro Letters (2024). DOI:10.1021/acsmacrolett.3c00720
Proporcionado por la Universidad de Hokkaido
