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Aug 23, 2023

Poner almidón en bio

4 de agosto de 2023 Este artículo ha sido revisado de acuerdo con el proceso editorial y las políticas de Science X. Los editores han resaltado los siguientes atributos al tiempo que garantizan la credibilidad del contenido:

4 de agosto de 2023

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por Matt Davenport, Universidad Estatal de Michigan

Investigadores de la prestigiosa Escuela de Embalaje de la Universidad Estatal de Michigan han desarrollado una forma de hacer que una alternativa prometedora y sostenible a los plásticos a base de petróleo sea más biodegradable.

Un equipo dirigido por Rafael Auras ha creado una mezcla de polímeros de base biológica que es compostable tanto en entornos domésticos como industriales. El trabajo está publicado en la revista ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

"En EE. UU. y en todo el mundo, existe un gran problema con los residuos, y especialmente con los residuos plásticos", afirmó Auras, profesor de MSU y catedrático de Sostenibilidad de Envases de Amcor.

Menos del 10% de los desechos plásticos se reciclan en los EE. UU. Eso significa que la mayor parte de los desechos plásticos terminan como basura o desperdicios, generando preocupaciones económicas, ambientales e incluso de salud.

"Al desarrollar productos biodegradables y compostables, podemos desviar parte de esos desechos", afirmó Auras. "Podemos reducir la cantidad que va a parar a un vertedero".

Otra ventaja es que los plásticos destinados al contenedor de abono no necesitarían ser limpiados de contaminantes alimentarios, lo que es un obstáculo importante para el reciclaje eficiente del plástico. Las instalaciones de reciclaje rutinariamente deben elegir entre dedicar tiempo, agua y energía a limpiar los desechos plásticos sucios o simplemente tirarlos.

"Imagínate que tienes una taza de café o una bandeja de microondas con salsa de tomate", dijo Auras. "No necesitarías enjuagarlos ni lavarlos, simplemente podrías convertirlos en abono".

El equipo trabajó con lo que se conoce como ácido poliláctico o PLA, que parece una opción obvia en muchos sentidos. Se ha utilizado en envases durante más de una década y se deriva de azúcares vegetales en lugar de petróleo.

Cuando se gestionan adecuadamente, los subproductos residuales del PLA son todos naturales: agua, dióxido de carbono y ácido láctico.

Además, los investigadores saben que el PLA puede biodegradarse en compostadores industriales. Estos compostadores crean condiciones, como temperaturas más altas, que son más propicias para descomponer los bioplásticos que los compostadores domésticos.

Sin embargo, la idea de hacer que el PLA sea compostable en casa parecía imposible para algunas personas.

"Recuerdo que la gente se reía de la idea de desarrollar el compostaje doméstico con PLA como una opción", dijo Pooja Mayekar, estudiante de doctorado en el grupo de laboratorio de Auras y primera autora del nuevo informe. "Eso se debe a que los microbios no pueden atacar ni consumir PLA normalmente. Tiene que descomponerse hasta un punto en el que puedan utilizarlo como alimento".

Aunque los entornos de abono industrial pueden llevar el PLA a ese punto, eso no significa que lo hagan de forma rápida o completa.

"De hecho, muchos compostadores industriales todavía evitan aceptar bioplásticos como el PLA", dijo Auras.

En sus experimentos, apoyados por el Departamento de Agricultura de EE. UU. y MSU AgBioResearch, el equipo demostró que el PLA puede permanecer durante 20 días antes de que los microbios comiencen a digerirlo en condiciones de compostaje industrial.

Para deshacerse de ese retraso y permitir la posibilidad del compostaje casero, Auras y su equipo integraron un material derivado de carbohidratos llamado almidón termoplástico en PLA. Entre otros beneficios, el almidón proporciona a los microbios del compostaje algo que pueden devorar más fácilmente mientras el PLA se degrada.

"Cuando hablamos de agregar almidón, eso no significa que sigamos agregando almidón a la matriz de PLA", dijo Mayekar. "Se trataba de intentar encontrar un punto óptimo con el almidón, para que el PLA se degradara mejor sin comprometer sus otras propiedades".

Afortunadamente, el investigador postdoctoral Aníbal Bher ya había estado formulando diferentes mezclas de PLA y almidón termoplástico para observar cómo conservaban la resistencia, la claridad y otras características deseables de las películas de PLA normales.

Trabajando con el estudiante de doctorado Wanwarang Limsukon, Bher y Mayekar pudieron observar cómo esas diferentes películas se descomponían a lo largo del proceso de compostaje cuando se llevaba a cabo en diferentes condiciones.

"Los diferentes materiales tienen diferentes formas de sufrir hidrólisis al comienzo del proceso y biodegradarse al final", dijo Limsukon. "Estamos trabajando en el seguimiento de todo el camino".

El equipo realizó estos experimentos utilizando sistemas que Auras y los miembros del laboratorio, pasados ​​y presentes, construyeron en gran medida desde cero durante sus 19 años en MSU. El equipo al que tienen acceso los investigadores fuera de su propio laboratorio en la Escuela de Embalaje también marca la diferencia.

"Trabajar con el Dr. Auras, la Escuela de Embalaje de MSU, es fantástico", afirmó Bher. "Porque, en algún momento, queremos fabricar productos reales. Estamos utilizando instalaciones alrededor del campus para fabricar materiales y probar sus propiedades. MSU ofrece muchos recursos".

"Hay una razón por la que ésta es una de las mejores escuelas de envasado", afirmó Mayekar.

Más información: Pooja C. Mayekar et al, Breaking It Down: Cómo el almidón termoplástico mejora la biodegradación del poli(ácido láctico) en el compost: un análisis comparativo de mezclas reactivas, ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2023). DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c01676

Información de la revista:ACS Química e Ingeniería Sostenible

Proporcionado por la Universidad Estatal de Michigan