Un nuevo catalizador podría hacer plásticos biodegradables derivados de materiales renovables, alternativas prometedoras a los plásticos hechos de petróleo.
La gran escala de la fabricación de plásticos y las consecuencias ambientales asociadas con la eliminación iluminan los límites a los que el planeta puede hacer frente con nuestro modelo actual de "aprovechar, fabricar y disponer" de los recursos. Los plásticos biodegradables derivados de fuentes renovables ofrecen una alternativa atractiva, pero aún no pueden igualar el precio y el rendimiento de los plásticos derivados del petróleo.
Como ocurre con muchas reacciones químicas, la creación de poliésteres biodegradables requiere la ayuda de un catalizador, una clase especial de producto químico que aumenta la velocidad de una reacción o la empuja sobre un obstáculo energético. Los catalizadores estándar utilizados para hacer plásticos biodegradables son a base de metal, que son difíciles o caros de eliminar del material final, y no se degradan en el medio ambiente.
El grupo de investigación encabezado por Robert Waymouth de la Universidad de Stanford y James Hedrick de IBM Research presenta un catalizador alternativo hecho de compuestos orgánicos comunes.
Los investigadores crearon el catalizador haciendo reaccionar ingredientes químicos comunes: tiourea con un alcóxido metálico. El resultado es un catalizador que es tanto rápido como selectivo, lo que significa que se destaca en las reacciones de aceleración y facilitación y que no altera la forma o las propiedades del polímero resultante una vez que se forma.
"Si bien muchos catalizadores son rápidos o selectivos, estos catalizadores son ambos", dice Waymouth, profesor de química. "Son simples de preparar, fáciles de usar y pueden ser adoptados fácilmente por cualquier persona con conocimientos básicos de química".
Además de reducir el costo y el impacto ambiental, el nuevo diseño de catalizador es altamente ajustable, dice Waymouth, y puede usarse para generar varias variedades de plásticos adecuadas para diferentes funciones. El trabajo puede producir ácido poliláctico, un poliéster biodegradable comercial compostable utilizado en artículos de plástico desechables, como vajillas, tazas, platos y tenedores. También tiene aplicaciones médicas para suturas reabsorbibles, implantes y stents, así como implantes biomédicos y materiales de administración de medicamentos. Los artículos de uso diario, como los envases de alimentos y las telas no tejidas, también son una posibilidad.
Aunque los resultados se basan en una década de investigación, son solo los primeros pasos, dicen los investigadores. Debido a que esta técnica es relativamente simple y los catalizadores se modifican fácilmente, estos avances podrían conducir a una clase nueva y ampliamente útil de catalizadores, e igualmente nuevos y útiles plásticos biodegradables, más allá de lo que se ha presentado en este estudio.
"Nuestro diseño de catalizador es simple y general y podría resultar útil no solo para la polimerización, sino también para una amplia gama de reacciones orgánicas", dice Xiangyi Zhang, el estudiante graduado de Stanford que realizó el trabajo experimental.
El financiamiento parcial provino de la National Science Foundation. El trabajo aparece en Naturaleza Química.
Fuente: Universidad de Stanford
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