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Feb 07, 2024

El almidón agregado al biopolímero PLA aumenta la compostabilidad

Publicado por el personal | 07 de agosto de 2023 Investigadores de la Escuela de Embalaje de la Universidad Estatal de Michigan desarrollaron una alternativa prometedora y sostenible para hacer que los plásticos a base de petróleo sean más biodegradables. A

Publicado por el personal | 07 de agosto de 2023

Investigadores de la Escuela de Embalaje de la Universidad Estatal de Michigan desarrollaron una alternativa prometedora y sostenible para hacer que los plásticos a base de petróleo sean más biodegradables.

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 Estados Unidos y en todo el mundo, existe un gran problema con los residuos, y especialmente con los residuos plásticos", dice Auras, profesor de MSU y Cátedra Amcor de Sostenibilidad de Envases.

"Al desarrollar productos biodegradables y compostables, podemos desviar parte de esos desechos", dijo 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 desecharlos.

“Imagina que tienes una taza de café o una bandeja para microondas con salsa de tomate”, dice Auras. "No necesitarías enjuagarlos ni lavarlos, simplemente podrías convertirlos en abono".

El equipo trabajó con ácido poliláctico, o PLA, que parece una opción obvia en muchos sentidos. Utilizado en envases durante más de una década, 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 algunos.

"Recuerdo que la gente se reía ante la idea de desarrollar el compostaje doméstico con PLA como una opción", dice 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. Debe descomponerse hasta un punto en el que puedan utilizarlo como alimento”. En la foto de la izquierda, se ve a Mayekar trabajando con un biorreactor en el laboratorio.

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", dice Auras.

En experimentos apoyados por el Departamento de Agricultura de EE. UU. y MSU AgBioResearch, el equipo demostró que los microbios tardan 20 días en comenzar a digerir el PLA 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 digerir más fácilmente mientras el PLA se degrada.

"Cuando hablamos de agregar almidón, eso no significa que sigamos agregando almidón a la matriz de PLA", dice 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", dice 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", dice 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”.

Crédito: Matt Davenport

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