Saludos a todos, comunidad de Steemit, en especial a STEM-español, como bien saben una de las áreas en las que me estoy formando como futura químico es en polímeros, es un mundo increíble que me apasiona y que además forma gran parte de la industrialización en nuestros tiempos, como he definido en posts anteriores los polímeros son materiales muy versátiles que tienen amplias aplicaciones que van desde la fabricación de envases y botellas para alimentos hasta tecnologías más avanzadas donde emplean polietileno para la elaboración de prótesis medicas.
Pero si bien es cierto que estos materiales son tan importantes en la vida cotidiana el hecho de que no sean biodegradables representa una amenaza constante en cuanto a temas de contaminación ambiental se refiere.
Está claro que los polímeros conforman una parte importante de la sociedad actual tal como la conocemos. También es cierto que la utilización de materiales plásticos ha provocado efectos ambientales nocivos y que necesitamos buscar polímeros más adecuados para el medio ambiente. En los países más industrializados los envases son una de las partes más importantes de la basura, es por esta razón que la fabricación y uso de plásticos biodegradables resulta cada vez más atractiva.
Figura 1. Contaminación ambiental por plásticos.
Cuando hablamos de biodegradabilidad en un polímero esta depende de lo fácil que resulta romper o separar los enlaces que mantienen unidos a sus monómeros. El rompimiento de estos enlaces depende de los grupos funcionales presentes en estas macromoléculas tan importantes. Los enlaces éster son ideales en estos compuestos ya que nos permiten obtener un material lo suficientemente sólido y a su vez nos proporciona la facilidad para una degradación necesaria en condiciones ambientales normales.
Figura 2. Estructura del PLA (bioplástico)
¿Qué son los plásticos biodegradables?
Los plásticos biodegradables son una nueva clase de material emergente que ha tenido un auge muy importante debido a los problemas de contaminación que generan los plásticos tradicionales, estos son por lo general poliésteres, y tienen la particularidad de que los enlaces éster presentes en ellos son hidrolizados en presencia de agua.
El mecanismo general de la reacción se da a partir del rompimiento del enlace éster, lo que da lugar a que ocurra una descomposición del plástico en sus monómeros fundamentales.
En búsqueda de una solución a los problemas ambientales que originan los plásticos diferentes grupos de investigación a nivel mundial han enfocado su trabajo en el desarrollo plásticos biodegradables a partir de materias primas renovables de origen natural, que por lo general son materiales derivados de plantas y bacterias. Estos productos poseen la ventaja de que además de ser biodegradables, también pueden ser utilizados como abono en cultivos, esto significa que tienen la capacidad de descomponerse biológicamente gracias a microorganismos para volver a la tierra y poder ser reutilizados por los seres vivos, es decir que reingresan al ciclo de la materia.
Figura 3. Botella biodegradable a base de acetato de celulosa.
Fabricación biopásticos a partir de almidón
Una de las alternativas que ha surgido recientemente para la fabricación de bioplásticos es a partir del almidón, como material de partida, el cual es un polímero natural sumamente abundante y además de fácil obtención ya que podemos extraerlo del maíz, del trigo o de la patata. El almidón, además de ser un recurso de origen natural renovable, presenta ciclos de vida cortos y cerrados con altos rendimientos de cultivo.
La producción del plástico biodegradable empieza con el almidón que es extraído del maíz, el trigo o de la patata, luego los microorganismos se encargan de transformarlo en una molécula de mucho menor tamaño la cual es conocida como ácido láctico el cual sirve como materia prima para la elaboración de cadenas poliméricas de ácido poliláctico (PLA). El entrecruzamiento de de las cadenas de este polímero, PLA, da lugar a la lámina de plástico biodegradable que sirve como base para la elaboración de numerosos productos plásticos no contaminantes.
Los plásticos biodegradables producidos a partir de almidón tienen la capacidad poder ser inyectados, extruidos y termoformados, características similares a los plásticos tradicionales provenientes del petróleo y los productos obtenidos a partir de estos nuevos materiales biodegradables además de presentar las mismas propiedades físico-químicas de los plásticos convencionales presentan una alternativa amigable con el medio ambiente para disminuir un problema que todos conocemos como lo es la contaminación ambiental.
Figura 4.
Una pluma hecha con bioplasticos (Polilactida, PLA)
¿Para que sirven los plásticos biodegradables?
Los plásticos biodegradables poseen aplicaciones muy diversas, sin embargo hoy en día el mercado más común para este tipo de materiales es el del embalaje o empaquetamiento de alimentos. Las aplicaciones que pueden darse a estos bioplásticos abarcan desde el uso como materia prima para la fabricación de bolsas y botellas hasta la elaboración de plumas o lapiceros.
En principio el valor de los plásticos tradicionales reside en que estos son materiales fuertes y resistentes que perduran en el tiempo, por lo tanto, la biodegrabilidad tiene que considerarse como una función añadida. Unos productos biodegradables útiles son:
•Envoltorios de alimentos: Envases para alimentos que poseen la capacidad de descomponerse una vez que su contenido se haya acabado o vencido.
• Agricultura: se utiliza para fabricar hojas de plástico que pueden mezclarse en la tierra con una capa biodegradable de mantillo y semillas.
•Medicina: son muy utilizados para la elaboración de suturas absorbibles; que son dispositivos muy pequeños que contienen el medicamento y se deshacen en el interior del cuerpo.
Figura 5. Envase para alimentos fabricado a partir de acetato de celulosa (bioplástico)
Espero que les haya gustado mi artículo y que sea de su interés, hasta una nueva oportunidad. Saludos.
Referencias bibliográficas
- John Kotz, Treichel Paul, Quimica y reactividad química, quinta edición, 2003.
- Fabricación de bioplásticos a partir de PLA
- Aplicaciones de bioplásticos