Plásticos infinitamente reciclables fabricados por bacterias. Los residuos plásticos son un problema mundial gravísimo. La mayoría de los plásticos no se pueden reciclar. Y muchos utilizan productos petroquímicos altamente contaminantes como ingredientes básicos. Pero eso está cambiando.
Un grupo de investigadores diseñaron microbios para crear alternativas biológicas de los ingredientes iniciales. Con los que se puede fabricar un plástico infinitamente reciclable conocido como poli(dicetoenamina) o PDK.
Esto se ha conseguido gracias a la colaboración entre expertos de tres instalaciones del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) del Departamento de Energía. Molecular Foundry, Joint BioEnergy Institute (JBEI) y Advanced Light Source.
Primer gran éxito
«Esta es la primera vez que se integran bioproductos para hacer un PDK que es predominantemente de base biológica». Esto dijo Brett Helms, científico del personal de Molecular Foundry que dirigió el proyecto. “Y es la primera vez que se comprueba la existencia de una ventaja biológica sobre el uso de productos petroquímicos. Tanto con respecto a las propiedades del material como al coste de producirlo a escala”.
A diferencia de los plásticos tradicionales, el PDK se puede deconstruir repetidamente en bloques de construcción prístinos. Y formar nuevos productos sin pérdida de calidad. Los PDK inicialmente usaban bloques de construcción derivados de productos petroquímicos. Pero esos ingredientes se pueden rediseñar y producir con microbios en su lugar.
Tras cuatro años de esfuerzo, los colaboradores han manipulado una bacteria de E. coli para convertir los azúcares de las plantas en algunos de los materiales de partida para producir plásticos. Una molécula conocida como lactona de ácido triacético o bioTAL. Y han conseguido fabricar una PDK con aproximadamente un 80 % de biocontenido.
“Hemos demostrado que el camino hacia el 100 % de biocontenido en plásticos reciclables es factible”. Esto lo dijo Jeremy Demarteau, científico del proyecto en el equipo que contribuye al desarrollo de biopolímeros.
Material polifuncional
Los PDK se pueden usar para una variedad de productos, incluidos adhesivos, elementos flexibles como cables de computadora o correas de reloj, materiales de construcción y «termoestables resistentes», plásticos rígidos fabricados a través de un proceso de curado. Y mucho más
Los investigadores se sorprendieron al descubrir que la incorporación de bioTAL en el material expandió su rango de temperatura de trabajo hasta en 60 grados centígrados en comparación con la versión petroquímica. Esto abre la puerta al uso de PDK en artículos que necesitan temperaturas de trabajo específicas, incluidos equipos deportivos y piezas de automóviles, como parachoques o tableros.
Resolviendo el problema de los residuos plásticos
El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente estima que a nivel mundial producimos alrededor de 400 millones de toneladas de desechos plásticos cada año, y se prevé que esa cifra aumente a más de mil millones de toneladas para 2050. De los 7 mil millones de toneladas de desechos plásticos que ya se han creado, solo alrededor de 10 por ciento ha sido reciclado, mientras que la mayoría se desecha en vertederos o se quema.
“No podemos seguir usando nuestro suministro cada vez menor de combustibles fósiles para alimentar este deseo insaciable de plásticos”, dijo Jay Keasling, profesor de UC Berkeley, científico senior de la facultad en el Área de Biociencias de Berkeley Lab y director ejecutivo de JBEI.
“Queremos ayudar a resolver el problema de los desechos plásticos creando materiales que sean tanto biorrenovables como circulares. Y brindando un incentivo para que las empresas los usen. Entonces las personas podrían tener los productos que necesitan durante el tiempo que los necesitan, antes de que esos artículos se transformen en algo nuevo”.
“Nuestros nuevos resultados son extremadamente alentadores”, dijo Corinne Scown, científica del área de Tecnologías Energéticas de Berkeley Lab y vicepresidenta de JBEI. “Descubrimos que incluso con mejoras modestas en el proceso de producción, pronto podríamos fabricar plásticos PDK de base biológica que son más baratos. Y emiten menos CO2 que los fabricados con combustibles fósiles”.
Esas mejoras incluirían acelerar la velocidad a la que los microbios convierten los azúcares en bioTAL, usar bacterias que pueden transformar una variedad más amplia de azúcares derivados de plantas y otros compuestos. Y alimentar la instalación con energías renovables. Plásticos infinitamente reciclables fabricados por bacterias.
Acerca del estudio
Referencia: trabajo apoyado por la Oficina de Tecnologías de Bioenergía del Departamento de Energía. Molecular Foundry es una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias de la Oficina de Ciencias Básicas de la Energía del DOE que se especializa en ciencia a nanoescala. JBEI es un Centro de Investigación de Bioenergía financiado por la Oficina de Ciencias del DOE. La Advanced Light Source es una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE. El estudio fue publicado en Nature Sustainability.
