Los plásticos sintéticos han hecho que muchos aspectos de la vida moderna sean más baratos, más seguro y más conveniente. Sin embargo, no hemos podido averiguar cómo deshacernos de ellos después de que los usamos.

A diferencia de otras formas de basura, como comida y papel, la mayoría de los plásticos sintéticos no se pueden degradar fácilmente con microorganismos vivos o mediante procesos químicos. Como resultado, una creciente crisis de residuos plásticos amenaza la salud de nuestro planeta. Está personificado por el Gran Parche de Basura del Pacífico, una zona masiva de basura plástica flotante, tres veces el tamaño de Francia, que se extiende entre California y Hawai. Los científicos han estimado que si continúan las tendencias actuales, la masa de plásticos en el océano será igual a la masa de peces para el año 2050. La fabricación de plásticos a partir del petróleo también aumenta los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera, contribuyendo al cambio climático.

Gran parte de mi trabajo se ha dedicado a encontrar formas sostenibles de fabricar y descomponer plásticos. Mi laboratorio y otros están progresando en ambos frentes. Pero estas nuevas alternativas tienen que competir con los plásticos sintéticos que han establecido infraestructuras y procesos optimizados. Sin políticas gubernamentales de apoyo, Las alternativas innovadoras de plástico tendrán problemas para cruzar el llamado "valle de la muerte" del laboratorio al mercado.

Desde madera y seda hasta nailon y plexiglás

Todos los plásticos consisten en polímeros:moléculas grandes que contienen muchas unidades pequeñas, o monómeros, unidos para formar largas cadenas, como cadenas de cuentas. La estructura química de las perlas y los enlaces que las unen determinan las propiedades de los polímeros. Algunos polímeros forman materiales duros y resistentes, como vidrio y epoxis. Otros, como el caucho, puede doblarse y estirarse.

Durante siglos, los seres humanos han fabricado productos a partir de polímeros de fuentes naturales, como la seda, algodón, madera y lana. Después de su uso, estos plásticos naturales son fácilmente degradados por microorganismos.

Los polímeros sintéticos derivados del petróleo se desarrollaron a partir de la década de 1930, cuando se necesitaban desesperadamente nuevas innovaciones materiales para apoyar a las tropas aliadas en la Segunda Guerra Mundial. Por ejemplo, nylon, inventado en 1935, reemplazó la seda en paracaídas y otros equipos. Y poli (metacrilato de metilo), conocido como plexiglás, sustituido por vidrio en las ventanas de los aviones. En ese tiempo, se consideró poco si estos materiales se reutilizarían o cómo.

Los plásticos sintéticos modernos se pueden agrupar en dos familias principales:termoplásticos, que se ablandan al calentar y luego se endurecen de nuevo al enfriar, y termoendurecibles, que nunca se ablandan una vez moldeados. Algunos de los polímeros sintéticos de alto volumen más comunes incluyen polietileno, utilizado para hacer envoltorios de películas y bolsas de plástico; polipropileno, utilizado para formar envases y embalajes reutilizables; y tereftalato de polietileno, o PET, usado en ropa, alfombras y botellas de plástico transparente para bebidas.

Desafíos de reciclaje

Hoy en día, solo se recicla alrededor del 10 por ciento del plástico desechado en los Estados Unidos. Los procesadores necesitan un flujo de entrada de plástico puro o no contaminado, pero el plástico de desecho a menudo contiene impurezas, como restos de comida.

Los lotes de productos plásticos desechados también pueden incluir múltiples tipos de resina, y a menudo no son consistentes en color, forma, transparencia, peso, densidad o tamaño. Esto dificulta que las instalaciones de reciclaje los clasifiquen por tipo.

Derretir y reformar los desechos plásticos mixtos crea materiales reciclados que tienen un rendimiento inferior al material virgen. Por esta razón, mucha gente se refiere al reciclaje de plástico como "reciclaje hacia abajo".

Como saben la mayoría de los consumidores, muchos productos de plástico están sellados con un código que indica el tipo de resina del que están hechos, numerados del uno al siete, dentro de un triángulo formado por tres flechas. Estos códigos fueron desarrollados en la década de 1980 por la Sociedad de la Industria del Plástico, y están destinados a indicar si reciclar esos productos y cómo hacerlo.

Sin embargo, estos logotipos son muy engañosos, ya que sugieren que todos estos bienes se pueden reciclar un número infinito de veces. De hecho, según la Agencia de Protección Ambiental, Las tasas de reciclaje en 2015 variaron de un 31 por ciento para PET (código SPI 1) a un 10 por ciento para polietileno de alta densidad (código SPI 2) y un pequeño porcentaje en el mejor de los casos para otros grupos.

En mi opinión, Con el tiempo, debería exigirse que los plásticos de un solo uso sean biodegradables. Para hacer que esto funcione, los hogares deben tener contenedores de residuos biológicos para recolectar alimentos, Residuos de papel y polímeros biodegradables para compostaje. Alemania cuenta con un sistema de este tipo, y San Francisco composta desechos orgánicos de hogares y negocios.

Diseñar polímeros más ecológicos

Dado que los plásticos modernos tienen muchos tipos y usos, se necesitan múltiples estrategias para reemplazarlos o hacerlos más sostenibles. Uno de los objetivos es fabricar polímeros a partir de fuentes de carbono de base biológica en lugar de aceite. La opción más fácilmente implementable es convertir el carbono de las paredes celulares de las plantas (lignocelulósicos) en monómeros.

Como ejemplo, mi laboratorio ha desarrollado un catalizador de levadura que toma aceites de origen vegetal y los convierte en un poliéster que tiene propiedades similares al polietileno. Pero a diferencia de un plástico a base de petróleo, puede ser degradado completamente por microorganismos en sistemas de compostaje.

También es imperativo desarrollar nuevas rutas rentables para descomponer los plásticos en productos químicos de alto valor que se puedan reutilizar. Esto podría significar el uso de catalizadores tanto biológicos como químicos. Un ejemplo interesante es una bacteria intestinal de gusanos de la harina que puede digerir poliestireno, convirtiéndolo en dióxido de carbono.

Otros científicos están desarrollando vitrímeros de alto rendimiento, un tipo de plástico termoestable en el que se pueden formar y romper los enlaces que reticulan las cadenas. dependiendo de las condiciones integradas como la temperatura o el pH. Estos vitrímeros se pueden utilizar para endurecer, productos moldeados que se pueden convertir en materiales fluidos al final de su vida útil para que puedan transformarse en nuevos productos.

Tomó años de investigación, desarrollo y marketing para optimizar plásticos sintéticos. Nuevos polímeros verdes, como el ácido poliláctico, recién están comenzando a ingresar al mercado, principalmente en bolsas de abono, Contenedores de comida, vasos y vajillas desechables. Los fabricantes necesitan apoyo mientras trabajan para reducir costos y mejorar el rendimiento. También es fundamental vincular los esfuerzos académicos e industriales, para que los nuevos descubrimientos se puedan comercializar más rápidamente.

Hoy en día, la Unión Europea y Canadá brindan mucho más apoyo gubernamental para el descubrimiento y desarrollo de plásticos sostenibles y de base biológica que los Estados Unidos. Eso debe cambiar si Estados Unidos quiere competir en la revolución de los polímeros sostenibles.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.