Tecnología de micelio

Dear readers,
For wider audience, I have decided to translate some of my posts. Here is a Spanish version of a post I wrote about a month ago. Special thanks to @redencion123 who translated this post. You can find the English version here

Tecnología de micelio | Bioplásticos: ¿son las soluciones que hemos estado esperando?

Algunos pueden vivir hasta 450 años
Algunos pueden sobrevivir mucho más tiempo
Ellos no solo se irán
La naturaleza parece incapaz de matarlos.
Eran una vez nuestros amigos, pero ahora, un dolor en el culo
¿Sabes lo que son? Sí. Los llamamos plásticos usados

_{Pixabay Creative Commons CCO}

En los últimos tiempos, ha habido muchas conversaciones sobre las molestias que los residuos plásticos representan para nuestro ecosistema. Así que quiero creer que estamos familiarizados con los efectos adversos de la contaminación plástica y nuestra situación. Si bien no estoy aquí para reiterar los problemas, estaré discutiendo sobre el poderoso camino a seguir; las posibles soluciones recientemente descubiertas para esta condición insalubre.

¿Qué debemos hacer frente a esta situación aparentemente sin esperanza?

Esta es una de las preguntas que nos hemos estado haciendo durante mucho tiempo. Muchos científicos incluso han sugerido que la producción y el uso del plástico se eliminen gradualmente. De hecho, fue una de las opciones consideradas en el día mundial de las Naciones Unidas celebrado en la India el 5 de junio de 2018 y el gobierno de la India dio el gran paso al anunciar su compromiso de prohibir el uso individual del plástico en su país mediante 2022.

_{Image created by me @ibk-gabriel}

El lema ahora es "si no puedes reutilizarlo, rechazalo". No quisiera aburrirte con historias. El punto aquí es que estas medidas drásticas se debieron al hecho de que más del 80% de los desechos plásticos en el mundo terminan por no reciclarse. Una encuesta reciente muestra que de los 6.300 millones de toneladas métricas de desechos plásticos que se han generado desde el comienzo de su producción, solo el nueve por ciento se ha reciclado. ¡Haz las matematicas!

En verdad, el reciclaje ha sido nuestro querido caballero en esta guerra y hemos agudizado sus espadas de diferentes maneras. Pero se enfrenta a algunas limitaciones y no podemos decir que estamos ganando, especialmente en los países en desarrollo. La batalla parece interminable y, a veces, es como un ciclo infinito; donde fabricamos la causa del problema, reciclamos un poco y luego reproducimos nuevamente en gran cantidad.

¿Cuál es realmente la causa del problema? ¿Es nuestro problema de eliminación / manejo de desechos inadecuado o la vida útil aparentemente interminable de estos productos? Si me preguntas, diría una combinación de los dos. Puede que no compartas la misma vista, pero es un hecho que si los plásticos se pudiesen descomponer naturalmente, su contaminación puede no ser tan notable.

Quizás es hora de que cambiemos de estrategia y reconsideremos la química plástica. Esto no es de ninguna manera para desacreditar el método de reciclaje. Es solo una manera elegante de decir, ¿por qué crear el problema en primer lugar? Bueno, supongo que la respuesta es muy obvia. Pero, ¿qué pasa si los plásticos pueden estar hechos de materiales biodegradables o compostables? Curiosamente, se han hecho a partir de estas fuentes.

Hablemos de plásticos biodegradables

Las fuentes verdes han sido nuestro salvador en la reducción de la contaminación por combustibles fósiles. Puede ser que puedan hacerlo de nuevo aquí. Además, son pájaros de las mismas plumas; nuestros plásticos convencionales se fabrican mediante la polimerización del carbono en combustibles fósiles. Sin embargo, no todos los plásticos biodegradables están hechos de fuentes verdes. Son principalmente dos tipos, a saber, plásticos basados en bioplásticos y petroquímicos mejorados con suplementos biodegradables.

Para ayudar a nuestra comprensión de estas diferentes clases de plástico biodegradable; Es pertinente abordar primero un error popular que ha llevado a algunos ecologistas a levantar la vista ante la idea de los plásticos biodegradables, especialmente los biodegradables a base de productos petroquímicos.

Sin tener en cuenta la ligera discrepancia entre estos dos términos: biodegradable y compostable, uno puede tener una conclusión equivocada acerca de estas soluciones que la naturaleza nos ha aportado.

Se dice que un material es biodegradable si los microorganismos pueden descomponerlo de forma natural, pero el producto final puede no estar libre de sustancias químicas nocivas. Por otro lado, un material compostable es aquel que puede descomponerse en un período de tiempo razonable y alimentar el suelo sin liberar ninguna sustancia química / gas dañino.

Un material compostable es siempre biodegradable, pero un material biodegradable puede no ser necesariamente compostable.

En otras palabras, un cartón es biodegradable y al mismo tiempo compostable pero el plástico a base de aceite se degradará con el tiempo, pero eventualmente puede ser perjudicial para el suelo.

Ahora que comprende estos dos términos, volvamos a nuestra discusión.

_{Bioplastic meat tray from Flickr licensed under
CC- BY-SA 2.0. Contributed by Doug Beckers}

Bioplásticos

Estos son polímeros naturales producidos a partir de fuentes renovables como vegetales, almidón de maíz, celulosa, otros derivados del azúcar, etc. Son biodegradables y compostables y, a diferencia del plástico tradicional, no liberan dióxido de carbono a la atmósfera.

Además, se rompen fácilmente en pocas semanas y son de una calidad física acorde con los plásticos tradicionales a base de aceite. Hay muchos tipos de bioplásticos y sus características dependen del material de base utilizado para su producción, p. a base de proteínas, caña de azúcar, poliésteres, reservas de alimentos fermentados (polietileno), etc.

_{PLA (polylactic acid) with cool translucent,
crystal-like appearance.Source: flickr ,
licensed under CC-BY-2.0.
contributed by Rick Pollack}

Un material base de polímero muy común para bioplásticos es un poliéster llamado ácido poliláctico (PLA) derivado principalmente de almidón de maíz, caña de azúcar y mandioca a través de procesos químicos tales como condensación, polimerización, etc. Se puede hacer en diferentes formas / productos mediante procesos de extrusión. Puede leer sobre la extrusión en esta publicación de @adetola. El PLA es ampliamente utilizado debido a sus importantes cualidades físicas, como los plásticos tradicionales de polietileno tereftalato (PET), junto con su capacidad única para mantener las propiedades originales cuando se recicla químicamente. También vale la pena señalar que no todos los bioplásticos son biodegradables; principalmente aquellos que se obtienen mezclando otros productos químicos artificiales con fuentes biológicas o de cultivos genéticamente modificados.

Empresas como Natureworks, Evercorn etc. han dado vida a estas ideas con sus productos innovadores. Otro ejemplo es la botella bioplástica [Veganbottle] desarrollada recientemente en 2017 por una empresa francesa llamada Vegan. La botella está hecha de caña de azúcar y es de esperar que sea 100% compostable. La elección de la caña de azúcar se deriva del hecho de que es un cultivo fácil de cultivar que requiere poca agua y no afecta el crecimiento de otros productos agrícolas.

La botella también se puede hacer con la combinación de caña de azúcar y otras fuentes verdes como el cacao y la madera con los mismos resultados. Los informes que comparan los costos de energía por producción de bioplásticos y plásticos convencionales también han demostrado que la energía / combustible fósil que se consume en la producción de muchos bioplásticos es menor que los plásticos a base de petróleo.

Plásticos biodegradables basados en petroquímica

Estos son plásticos hechos de residuos de petróleo pero mejorados con aditivos biodegradables. Como habrás adivinado, la esencia de los aditivos es permitirles biodegradarse. Estos aditivos son derivables de fuentes naturales así como de diferentes composiciones químicas sintéticas. La idea es romper la larga cadena de polímeros para que puedan ser fácilmente consumidos por los microorganismos. Varios aditivos logran la biodegradación de diferentes maneras.

Un método más prominente es el uso de aditivos conocidos como aditivos oxo-biodegradables que promueven la oxidación de plásticos cuando están enterrados en vertederos debido al calor o la exposición a la luz ultravioleta u oxígeno. Ejemplos de tales aditivos son sales de metales de transición. Dos ventajas principales de los plásticos oxo-biodegradables es que no producen gas metano como su producto final y el período de tiempo durante el cual debe comenzar la degradación puede tenerse en cuenta a partir de la composición de los aditivos. De manera similar, los plásticos oxo-biodegradables pueden descomponerse en cualquier lugar, ya sea en el mar o en tierra

Como todos sabemos que los plásticos de alguna manera encuentran su camino hacia los cuerpos de agua, algunos otros plásticos se mejoran específicamente para degradarse en un tiempo determinado en presencia de una cantidad razonable de humedad, por lo que se los llama plásticos hidro-biodegradables.

En general, en función del tipo de aditivos utilizados, los plásticos biodegradables también se pueden clasificar en: plásticos oxo-biodegradables e hidro-biodegradables.

_{Fly Agaric mushroomSource: wikimedia,
licensed under CC-BY-SA 3.0 by Tony wills}

Esta tecnología toma un enfoque diferente del status quo. La idea aquí es producir sustitutos respetuosos del medio ambiente para los materiales de empaque de plástico a partir de los desechos agrícolas usando la estructura de la raíz del hongo llamada micelio como pegamento vivo. Esta idea es escalable y también se ha utilizado para producir materiales duraderos similares a la madera para muebles, edificios de cáñamo, micelio y almidón sin caer en ningún árbol. Increíble, ¿verdad? Sí.

_{Oyster mushroom mycelium on
coffee grounds Source:wikimedia, licensed under
CC-BY-SA 3.0 by Tobi Kellner}

Vamos a hablar rápidamente sobre el micelio. El micelio es una parte esencial de un hongo a través del cual absorbe nutrientes. Es un pegamento natural blanco que une poderosamente la estructura de los hongos en cualquier forma. Los hongos pueden existir como un organismo con solo una célula e.g levadura o tener muchas células como en el caso de los hongos. Los hongos son como las frutas del árbol llamadas hongos, pero las partes más grandes del organismo están bajo tierra. Los hongos se producen a partir de materiales orgánicos o inorgánicos muertos o en descomposición, por lo que pueden cultivarse. Un ejemplo común es el crecimiento de mohos (hongos) en pan duro. El micelio crece en el hongo como un árbol que tiene muchas redes de ramificación con cada rama firmemente conectada entre sí. Esta es la razón por la cual se encuentra que el organismo vivo más grande en la tierra es un hongo de miel de 3.8km de ancho.

Si bien esta idea todavía suena a ciencia ficción, una compañía conocida como Ecovative ha puesto la pelota en movimiento. La compañía ha desarrollado y producido un material a base de micelio que puede reemplazar el popular material de empaque de poliestireno llamado Styrofoam. Los procesos involucrados en la fabricación de materiales a través de este medio son bastante simples. El micelio se agrega a la forma de paleta de desechos agrícolas, como cáscaras, tallos de maíz después de que los desechos se hayan pasteurizado. Esta composición luego se coloca en un recipiente para resaltar la forma deseada. El micelio se deja crecer en el contenedor durante aproximadamente cuatro a cinco días, luego de lo cual se detiene su crecimiento mediante la pasteurización y luego el producto se vuelve sólido. Por lo tanto, no estaría mal decir que el producto está prácticamente crecido.

Curiosamente, dichos materiales son duraderos, livianos, seguros, biodegradables y pueden compostarse incluso en los hogares. La fuerza de los productos derivados a través de este medio es una función del micelio

Entonces, ¿tenemos la solución que necesitamos?

Estamos cada vez más cerca de la victoria, pero todavía hay reveses asociados con estas soluciones. Hacer que los plásticos petroquímicos se biodegraden es un buen desarrollo que reducirá la tasa de contaminación plástica, pero el hecho de que la mayoría de sus productos finales (gas metano) seguirán siendo peligrosos para el medioambiente es lo que hace que el bioplástico sea una mejor solución.

En las palabras de Malinconico et al. en uno de sus artículos sobre polímeros y aditivos naturales

la biodegradabilidad, aunque importante, no puede ser la única fuerza impulsora para la aceptación en el mercado de los denominados plásticos y químicos "verdes".

Esta es la razón principal por la cual los ecólogos y otros científicos han considerado que la idea de usar aditivos con plásticos a base de petróleo es una solución falsa

Los bioplásticos, por otro lado, obviamente eliminan esta deficiencia ya que no deja rastro, pero existe la preocupación de que la producción de bioplásticos de plantas en gran cantidad pueda resultar en un incremento en el precio de los productos agrícolas ya que los cultivos agrícolas que se deben cultivar pueden ahora ser utilizados para bioplásticos.

Además, se dice que algunas botellas de bioplásticos tienen características físicas similares a las de los plásticos tradicionales, lo que es un problema porque no se pueden reciclar juntas debido a sus diferentes composiciones químicas. En otras palabras, esta similitud hará que la recolección y el reciclaje de botellas de plástico sea un trabajo tedioso.

A pesar de la importancia y las características de los productos a base de micelio, ya existen desaprobaciones derivadas del hecho de que se producen a partir de hongos. Esta es una visión errónea y el descubrimiento de la penicilina, por ejemplo, debería cambiar el corazón de cualquiera que piense en esa dirección. De forma similar, la producción de material a base de micelio lleva tiempo en comparación con los plásticos convencionales y actualmente, solo unos pocos productos pueden fabricarse por este medio.

Pensamiento final

Algunas de estas soluciones pueden no parecerse todavía, pero definitivamente son buenos pasos en la dirección correcta y es seguro concluir que nos estamos acercando al final de esta larga batalla. La incapacidad de los plásticos para biodegradarse es un gran problema, pero el panorama más amplio parece ser lo que ocurre después de la descomposición. Afortunadamente, los bioplásticos pueden manejar ambos problemas. La tecnología de micelio, por otro lado, puede no ser nuestra respuesta inmediata, pero parece muy prometedora. Del mismo modo, si el reciclaje pudiera desplegarse por completo en todos los rincones del mundo, esta cuestión pronto sería olvidada. Espero que hayas disfrutado el viaje.

Esperemos que este artículo te haya puesto al día sobre los acontecimientos cercanos y lejanos en el mundo de los plásticos. Hagámoslo de nuevo. Gracias por leer.

Referencias.

Un enorme 91% de plástico no se recicla
Plásticos biodegradables
Alternativas biodegradables y compostables a los plásticos convencionales
Bioplástico Mejora de biopolímeros: se necesitan aditivos para resistencia, resistencia al calor y procesabilidad
Bioplásticos
Bioplásticos y plásticos biodegradables
Champiñones: una alternativa ecológica a los plástic
La tecnología que construirá nuestro futuro se puede encontrar en los hongos
Malinconico, M., Cerruti, P., Santagata, G., Immirzi, B. Polímeros naturales y aditivos en productos básicos y aplicaciones especiales: un desafío para la química del futuro.