El poliestireno es un plástico muy extendido que esencialmente no es reciclable cuando se mezcla con otros materiales y no es biodegradable. En la revista Angewandte Chemie , un equipo de investigación alemán ha introducido un catalizador biohíbrido que oxida micropartículas de poliestireno para facilitar su posterior degradación. El catalizador consta de un "péptido ancla" especialmente construido que se adhiere a las superficies de poliestireno y un complejo de cobalto que oxida el poliestireno.
El poliestireno, solo o en combinación con otros polímeros, tiene muchas aplicaciones, desde envases de yogur hasta carcasas de instrumentos. En su forma de espuma, conocida principalmente con el nombre comercial Styrofoam, se utiliza, por ejemplo, para aislamiento y embalaje. Una gran desventaja del poliestireno es su escasa biodegradabilidad, lo que provoca contaminación ambiental.
Cuando está limpio y no mezclado con otros materiales, el poliestireno es reciclable, pero no cuando está contaminado o combinado con otros materiales. En los programas municipales de reciclaje, los desechos plásticos mixtos de poliestireno y los productos de degradación, como las nanopartículas y micropartículas de poliestireno, son difíciles de procesar. El problema radica en el hecho de que el poliestireno repele el agua y no es polar y, por tanto, no puede reaccionar con los reactivos polares habituales.
Para que un proceso simple, económico y energéticamente eficiente pueda descomponer los desechos de poliestireno mezclado, el poliestireno debe estar primero equipado con grupos funcionales polares. Un equipo dirigido por Ulrich Schwaneberg y Jun Okuda en la RWTH de Aquisgrán (Alemania) ha desarrollado un novedoso catalizador biohíbrido para llevar a cabo este paso. El catalizador se basa en compuestos conocidos como péptidos ancla acoplados a un complejo de cobalto.
Los péptidos ancla son cadenas peptídicas cortas que pueden adherirse a superficies. El equipo desarrolló un péptido ancla especial (LCI, Liquid Chromatography Peak I) que se une a la superficie del poliestireno. Un gramo de este péptido es suficiente para recubrir una superficie de hasta 654 m 2 con una monocapa en cuestión de minutos, ya sea mediante pulverización o inmersión.
Al péptido ancla se une un complejo de cobalto catalíticamente activo a través de una pieza de unión corta. El átomo de cobalto está "rodeado" por un ligando macrocíclico, un anillo formado por ocho átomos de carbono y cuatro de nitrógeno (TACD, 1,4,7,10-tetraazaciclododecano). El catalizador acelera la oxidación de los enlaces C-H en el poliestireno para formar grupos OH polares (hidroxilación) mediante la reacción con Oxone (peroximonosulfato de potasio), un agente oxidante común.
La unión de los péptidos de anclaje es específica del material, por lo que en este caso inmovilizan el cobalto catalíticamente activo cerca de la superficie del poliestireno, lo que acelera la reacción. Este proceso simple, económico y energéticamente eficiente es escalable mediante aplicaciones de inmersión y pulverización y es adecuado para su uso a escala industrial.
Mediante el uso de catalizadores químicos conjugados, este concepto de catalizador híbrido que emplea unión específica del material mediante péptidos de anclaje podría permitir la descomposición específica del material de otros polímeros hidrófobos, como el polipropileno y el polietileno, que no pueden descomponerse económicamente mediante enzimas.
Más información: Dong Wang et al, El péptido ancla LCI diseñado con un cofactor de cobalto mejora la eficiencia de oxidación de micropartículas de poliestireno, Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI:10.1002/anie.202317419
Información de la revista: Edición internacional Angewandte Chemie , Angewandte Chemie
Proporcionado por Wiley
