Un nuevo catalizador podría hacer plásticos biodegradables derivados de materiales renovables, alternativas prometedoras a los plásticos hechos de petróleo.
La enorme escala de la fabricación de plásticos y las consecuencias ambientales asociadas a su eliminación ponen de manifiesto los límites a los que el planeta puede hacer frente a nuestro actual modelo de utilización de recursos basado en la extracción, fabricación y eliminación. Los plásticos biodegradables derivados de fuentes renovables ofrecen una alternativa atractiva, pero aún no pueden igualar el precio ni el rendimiento de los plásticos derivados del petróleo.
Al igual que con muchas reacciones químicas, la creación de poliésteres biodegradables requiere la ayuda de un catalizador, una clase especial de sustancia química que acelera la velocidad de una reacción o la impulsa a superar un obstáculo energético. Los catalizadores estándar utilizados para fabricar plásticos biodegradables son metálicos, cuya eliminación del material final es difícil o costosa, y no se degradan en el medio ambiente.
El grupo de investigación dirigido por Robert Waymouth de la Universidad de Stanford y James Hedrick de IBM Research presenta un catalizador alternativo hecho a partir de compuestos orgánicos comunes.
Los investigadores crearon el catalizador mediante la reacción de ingredientes químicos comunes (tiourea) con un alcóxido metálico. El resultado es un catalizador rápido y selectivo, lo que significa que destaca por acelerar y facilitar las reacciones y que no altera la forma ni las propiedades del polímero resultante una vez formado.
“Si bien muchos catalizadores son rápidos o selectivos, estos catalizadores son ambas cosas”, afirma Waymouth, profesor de química. “Son fáciles de preparar, fáciles de usar y cualquier persona con conocimientos básicos de química puede adoptarlos fácilmente”.
Además de reducir el costo y el impacto ambiental, el nuevo diseño del catalizador es altamente adaptable, afirma Waymouth, y puede utilizarse para generar diversas variedades de plásticos adecuados para diferentes funciones. El trabajo puede producir ácido poliláctico, un poliéster biodegradable compostable comercial que se utiliza en artículos de plástico desechables, como vajillas, vasos, platos y tenedores. También tiene aplicaciones médicas para suturas reabsorbibles, implantes y stents, así como implantes biomédicos y materiales para la administración de fármacos. Artículos de uso diario como envases de alimentos y telas no tejidas también son una posibilidad.
Aunque los resultados se basan en una década de investigación, son solo los primeros pasos, afirman los investigadores. Dado que esta técnica es relativamente sencilla y los catalizadores se modifican fácilmente, estos avances podrían dar lugar a una nueva clase de catalizadores de amplia utilidad —y, asimismo, a nuevos y útiles plásticos biodegradables—, más allá de lo presentado en este estudio.
"Nuestro diseño de catalizador es simple y general y podría resultar útil no sólo para la polimerización sino para una amplia gama de reacciones orgánicas", afirma Xiangyi Zhang, el estudiante de posgrado de Stanford que realizó el trabajo experimental.
La financiación parcial provino de la Fundación Nacional de Ciencias. El trabajo aparece en Naturaleza Química.
Fuente: Universidad de Stanford
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