Los polímeros revolucionarios de origen vegetal prometen romper el ciclo de los microplásticos

Los microplásticos, fragmentos diminutos y casi indestructibles de productos plásticos, se encuentran en todas partes, desde los océanos hasta los cuerpos humanos, y plantean graves riesgos para el medio ambiente y la salud. Una investigación innovadora de la Universidad de California en San Diego y Algenesis revela polímeros a base de algas que se biodegradan al nivel de microplásticos en siete meses, lo que ofrece una alternativa prometedora a los plásticos a base de petróleo.

Un nuevo estudio indica que los polímeros de origen vegetal pueden degradarse en un periodo de siete meses.

Los microplásticos son fragmentos diminutos, casi indestructibles, que se desprenden de los productos plásticos cotidianos. A medida que aprendemos más sobre los microplásticos, las noticias siguen empeorando. Ya bien documentados en nuestros océanos y suelos, ahora los estamos descubriendo en los lugares más inverosímiles: nuestras arterias, pulmones e incluso placentas. Los microplásticos pueden tardar entre 100 y 1.000 años en descomponerse y, mientras tanto, el planeta y nuestros cuerpos están cada día más contaminados con estos materiales.

Encontrar alternativas viables a los plásticos y microplásticos tradicionales a base de petróleo nunca ha sido más importante. Una nueva investigación realizada por científicos de la Universidad de California en San Diego y la empresa de ciencia de materiales Algenesis muestra que sus polímeros de origen vegetal se biodegradan, incluso a nivel de microplástico, en menos de siete meses. El artículo, cuyos autores son profesores, ex alumnos o ex científicos investigadores de UC San Diego, aparece en la revista. Informes Científicos.

«Recién estamos comenzando a comprender las implicaciones de los microplásticos. Sólo conocemos la superficie del impacto ambiental y de salud», afirmó el profesor de Química y Bioquímica Michael Burkart, uno de los autores del artículo y cofundador de Algenesis. «Estamos tratando de encontrar reemplazos para los materiales que ya existen, y asegurarnos de que estos reemplazos se biodegraden al final de su vida útil en lugar de ser recolectados en el medio ambiente. Eso no es fácil».

«Cuando creamos por primera vez estos polímeros a base de algas hace unos seis años, nuestra intención siempre fue que fueran completamente biodegradables», dijo otro autor del artículo, Robert Pomeroy, que también es profesor de química y bioquímica y coautor del estudio. Algénesis. fundador. «Teníamos muchos datos que sugerían que nuestro material estaba desapareciendo en el compost, pero esta es la primera vez que lo medimos a nivel de micropartículas».

Poniéndolo a prueba

Para probar su biodegradabilidad, el equipo molió su producto en micropartículas finas y utilizó tres herramientas de medición diferentes para confirmar que, cuando se colocaba en abono, los microbios estaban digiriendo el material.

La primera herramienta fue un respirómetro. Cuando los microbios descomponen el material del abono, liberan dióxido de carbono (CO2), que mide el respirómetro. Estos resultados se compararon con la descomposición de la celulosa, que se considera el estándar industrial de 100 % de biodegradabilidad. El polímero de origen vegetal igualaba a la celulosa en casi un cien por ciento.

Los recuentos de partículas de microplásticos a base de petróleo (EVA) y vegetales (TPU-FC1) muestran que, con el tiempo, los EVA prácticamente no muestran biodegradación, mientras que los TPU desaparecieron en su mayoría hacia el día 200. Crédito: Algenesis Corporation

A continuación, el equipo utilizó flotación de agua. Dado que los plásticos no son solubles en agua y flotan, se pueden quitar fácilmente de la superficie del agua. En intervalos de 90 y 200 días se recuperó casi el 100% de los microplásticos derivados del petróleo, lo que significa que ninguno de ellos se había biodegradado. Por otro lado, después de 90 días, solo se recuperó el 32% de los microplásticos a base de algas, lo que demuestra que más de dos tercios de ellos fueron biodegradados. Después de 200 días, sólo se recuperó el 3%, lo que indica que el 97% había desaparecido.

La última medición implicó un análisis químico mediante cromatografía de gases/espectrometría de masas (GCMS), que detectó la presencia de los monómeros utilizados para fabricar el plástico, lo que indica que el polímero se estaba descomponiendo en los materiales de sus primeras plantas. La microscopía electrónica de barrido mostró además cómo los microorganismos colonizan los microplásticos biodegradables durante el compostaje.

«Este material es el primer plástico que se ha demostrado No «Creamos microplásticos a medida que los usamos», dijo Stephen Mayfield, coautor del artículo, profesor de la Facultad de Ciencias Biológicas y cofundador de Algenesis. “Esto es más que una simple solución sostenible para el final del ciclo de vida del producto y nuestros vertederos superpoblados. En realidad, esto es plástico, es decir. No se enfermarán».

Crear una alternativa ecológica a los plásticos a base de petróleo es sólo una parte del largo camino hacia la viabilidad. El desafío actual es poder utilizar el nuevo material en equipos de fabricación preexistentes que se construyeron originalmente para plásticos tradicionales, y aquí es donde Algenesis está avanzando. Se han asociado con varias empresas para fabricar productos utilizando polímeros de origen vegetal desarrollados en UC San Diego, incluida Trelleborg para su uso en telas recubiertas y RhinoShield para su uso en la producción de fundas para teléfonos móviles.

«Cuando comenzamos este trabajo, nos dijeron que era imposible», afirmó Burkart. «Ahora vemos una realidad diferente. Queda mucho trabajo por hacer, pero tenemos que dar esperanza a la gente. Es es posible.»

Referencia: «Biodegradación rápida de microplásticos generados a partir de poliuretano termoplástico de base biológica» por Marco N. Allemann, Marissa Tessman, Jaysen Reindel, Gordon B. Scofield, Payton Evans, Robert S. Pomeroy, Michael D. Burkart, Stephen P. Mayfield y Ryan Simkovsky , 12 de marzo de 2024, Informes Científicos.
DOI: 10.1038/s41598-024-56492-6

Esta investigación fue financiada con financiación del Departamento de Energía (DE-SC0019986 y DE-EE0009295).

Divulgación: Burkart, Mayfield y Pomeroy son cofundadores y mantienen posiciones accionarias en Algenesis Corporation.