La gente vivió sin plástico hasta aproximadamente el siglo pasado, pero a la mayoría de nosotros nos resultaría difícil imaginar cómo.

Los plásticos ahora están en todas partes en nuestras vidas, proporcionando conveniencia de bajo costo y otros beneficios en innumerables aplicaciones. Pueden adaptarse a casi cualquier tarea, desde películas tenues hasta juguetes blandos para niños y componentes duros. Se han mostrado vitales en la medicina y han sido fundamentales en el esfuerzo mundial para frenar la propagación de la pandemia de COVID-19 durante los últimos 16 meses.

Los plásticos parecen indispensables en estos días.

Desafortunadamente para el largo plazo, también son casi indestructibles. Nuestro planeta ahora soporta el peso de más de siete mil millones de toneladas de plásticos, produciendo más cada día. Un flujo de desechos en constante crecimiento obstruye nuestros vertederos, contamina nuestras vías fluviales y plantea una crisis urgente para nuestro planeta.

Cuatro científicos han publicado un llamado a la acción en un nuevo número de Ciencias , dedicada al problema de los plásticos.

En un amplio artículo introductorio, los científicos, incluidos dos de la Universidad de Delaware, uno del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en California y otro de la Universidad de Sheffield en el Reino Unido:exigen un cambio fundamental en la forma en que se diseñan los plásticos, producido, usado y reutilizado.

El objetivo final:diseñar, Adoptar y garantizar un ciclo de vida "circular" para los plásticos que no conduzca a un vertedero, al océano o al borde de una carretera. sino a una larga vida de uso y reutilización casi infinitos de los valiosos recursos y aplicaciones que representan.

Eso requiere nuevos enfoques de la química, Ingenieria, procesos industriales, política y colaboración global, según los coautores LaShanda T.J. Korley, director del Centro de Innovación en Plásticos (CPI) de la Universidad de Delaware y el investigador principal de un esfuerzo de Asociaciones de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) para la Investigación y Educación Internacional en Materiales y Sistemas Bioinspirados; Thomas H. Epps de UD, III, codirector de CPI, investigador principal principal de un esfuerzo de NSF Growing Convergence Research (GCR) en la gestión del ciclo de vida de los materiales y director del Center for Hybrid, Activo, y Responsive Materials (CHARM) en UD; Brett A. Helms de la Fundición Molecular del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en California; y Anthony J. Ryan del Grantham Center for Sustainable Futures de la Universidad de Sheffield en el Reino Unido.

"El dilema de los residuos plásticos es un desafío global que requiere una intervención urgente y un esfuerzo concertado que vincule a los socios de la industria, académico, financiero, y sectores gubernamentales respaldados por importantes inversiones en sostenibilidad, " escriben.

Es una tarea difícil que incluye la atención al reciclaje, "upcycling" (reutilización de materiales en nuevas formas de valor agregado), desarrollo de nuevos materiales y reconocimiento de las necesidades de las comunidades de escasos recursos.

"No existe una solución única para todos, "dijo Korley, Profesor Distinguido de Ciencia e Ingeniería de Materiales en la UD, quien ha pasado su carrera desarrollando nuevos plásticos con propiedades específicas. "La forma en que las personas viven con los residuos y la forma en que reciclan es tan diferente. Viajar por Europa ha puesto de relieve el marcado contraste en el uso de plásticos de un solo uso, como pajitas y cubiertos en comparación con los EE. UU. En todo EE. UU., las ciudades y los municipios de un mismo estado pueden hacer las cosas de manera diferente ".

Se utilizan recetas complejas en muchos plásticos, Korley dijo:ya menudo incluyen varios tipos de polímeros y otros aditivos. Cada componente puede complicar los esfuerzos de reciclaje o hacer que el reciclaje sea imposible, por eso los recicladores aceptarán algunos tipos de plástico y rechazarán otros.

Pero, ¿cómo se pueden diseñar los plásticos para que todos sus componentes se puedan deconstruir para su uso futuro en otros productos?

Este es el desafío para CPI, que dirige Korley. Se centra en "reciclar" los plásticos:encontrar formas de convertir los desechos plásticos en materiales valiosos como combustibles y lubricantes. Los investigadores utilizan catálisis y enzimas para reconstituir algunos tipos de plástico, como polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de baja densidad (LDPE) y poliestireno / espuma de poliestireno, los tipos de plásticos utilizados en las jarras de leche, botellas de champú, bolsas de sandwich, taza de café, bolsas de comestibles y envases de alimentos.

"Las propiedades de los diferentes materiales requieren el uso de diferentes polímeros, mezclas y aditivos, que contribuye a la complejidad y jerarquía de los residuos, "Dijo Korley.

los Ciencias el papel aborda eso y mucho más, con una urgencia que refleja los peligros reales y presentes para un planeta asfixiado por plásticos desechados que no irán a ninguna parte en el corto plazo.

Algunas de esas realidades son realmente desalentadoras. Tome la botella de agua de plástico que ayudó a saciar su sed después de un trote matutino hace cinco años, por ejemplo. Probablemente estará con nosotros, en algún lugar, durante otros 395 años. El lento deterioro tampoco nos ayuda. Los científicos han descubierto que en el agua que bebemos y en los alimentos que comemos, prevalecen pequeñas micropartículas de plástico desgastado.

Menos del 10% de los residuos plásticos se recicla en absoluto y menos del 1% se reciclará más de una vez. Aproximadamente el 12% se incinerará. Millones de toneladas de plástico desechado terminan en remolinos gigantes de escombros en el océano y el resto se acumula en los vertederos. se hunde en los lechos de los ríos o se encuentra en los bordes de las carreteras de todo el mundo.

Pero Helms, un coautor del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, fue parte del equipo que creó un plástico de próxima generación llamado PDK (polidicetoenamina), que se puede reducir a sus partes moleculares y volver a ensamblar según sea necesario.

"Estamos en un punto crítico en el que debemos pensar en la infraestructura necesaria para modernizar las instalaciones de reciclaje para la clasificación y el procesamiento de residuos en el futuro". "Dijo Helms después de que se anunció el nuevo material." Si estas instalaciones fueron diseñadas para reciclar o reciclar PDK y plásticos relacionados, entonces podríamos desviar de manera más eficaz el plástico de los vertederos y los océanos. Este es un momento emocionante para comenzar a pensar en cómo diseñar tanto los materiales como las instalaciones de reciclaje para permitir plásticos circulares ".

Los componentes básicos de los plásticos, los monómeros, están formados por elementos que incluyen carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, cloro y azufre. Estos monómeros están unidos por enlaces químicos para convertirse en polímeros, que se puede utilizar en la formación de plásticos para ser elaborados en varias formas para muchos usos diferentes.

El valor de todos esos recursos se pierde en aplicaciones de un solo uso, dijo Ryan de Sheffield. Él lo llama una "verdad conveniente":la conveniencia y el bajo costo de tales productos los hacen atractivos para los consumidores, sin reconocer el valor inherente y el costo para el planeta. Las estrategias de marketing que afirman que ciertos productos plásticos son "verdes" y biodegradables para atraer a consumidores bien intencionados le preocupan especialmente.

"El 'lavado verde' cínico es el mayor problema para la sostenibilidad de los plásticos, ", dijo." Así que estaba muy interesado en trabajar con LaShanda y Thomas en esto. Los conozco desde que eran doctores. estudiantes."

Con la innovación y la colaboración como pilares de los nuevos centros que codirigen:CPI respaldado por el Departamento de Energía de EE. UU. De Korley y CHARM y GCR respaldados por NSF de Epps, Korley y Epps, el Profesor Distinguido de Ingeniería Química y Biomolecular Allan y Myra Ferguson, están a la vanguardia de los esfuerzos para extender la vida útil de los plásticos derivados del petróleo y los bioderivados y / o colocarlos en un camino circular que continúa desde la producción hasta el primer uso y la reconstitución para siempre.

Ryan dijo que ve una "economía circular" como fundamental. Él ve el valor en el reciclaje y el reciclaje y el desarrollo de nuevos materiales, pero ninguna es una "solución milagrosa". Abordar el dilema de los plásticos requiere el reconocimiento del verdadero valor de los plásticos.

"Una solución es algo en lo que Estados Unidos no es muy bueno:regulaciones, política e impuestos, ", dijo." No hay una respuesta fácil al problema de los plásticos. Un mercado desenfrenado no lo va a proporcionar.

"Para todos estos problemas en los que la ciencia, la ingeniería y la sociedad se cruzan, la respuesta es siempre:es complicado ".

Una perspectiva más precisa en opinión de Ryan, es ver el problema de los plásticos como relacionado con el problema del cambio climático sin permitir que sea una distracción.

"El cambio climático es una verdad incómoda y una verdad invisible, ", dijo." No se puede ver qué lo está causando y no se puede ver el dióxido de carbono en la atmósfera. No asocia la conducción a la tienda con el cambio climático.

"Se asocian las cosas con los desechos plásticos, y esa es una verdad conveniente. No tenemos ningún problema en tomar combustibles fósiles y convertirlos en plásticos. Pero ahora tenemos que cuidar ese plástico precioso. No lo tire simplemente a la basura. Es demasiado barato. Debido al problema de la contaminación, tenemos que darle un precio artificialmente alto ".

Los datos del análisis del ciclo de vida son clave para tomar decisiones basadas en evidencia, Ryan dijo, y los consumidores y los legisladores no pueden hacer eso por sí mismos. Necesitan profesionales para desglosar los costos y beneficios y explicar las opciones.

"Es mucho más complejo de lo que la mayoría de la gente está dispuesta a considerar, " él dijo.

El llamado a la acción es completo.

"Para lograr un futuro más sostenible, integración de consideraciones no solo tecnológicas, sino también análisis de equidad, comportamiento del consumidor, demandas geográficas, reforma de políticas, evaluación del ciclo de vida, alineación de la infraestructura, y las asociaciones de la cadena de suministro son vitales, "dijeron los autores.

Korley dijo que ve una pasión creciente por este desafío abrumador.

"Estas iniciativas generan entusiasmo entre nuestros estudiantes:secundaria, pregrado y posgrado y nuestros posdoctorados, ", dijo." A la gente le apasiona hacer algo para mejorar el mundo. Y pueden hablar con su abuela o su sobrina o sobrino y explicar por qué es importante el trabajo que están haciendo ".