¿Plástico infinito? Consiguen crearlo usando residuos orgánicos

No es ningún secreto que necesitamos más materiales sostenibles si queremos ayudar al planeta. Grandes empresas ya han retirado los plásticos de un solo uso de sus productos para reducir el impacto y amenaza de contaminar cada rincón de la Tierra, especialmente los mares que suele ser el destino final de muchos de ellos. Los materiales bioderivados son una de las opciones potenciales, pero deben tener un coste económico que no incremente significativamente el precio final.

En la Tierra existen metales raros, incluso en nuestros móviles y también tipos de biomasa de los que seguramente no habíamos escuchado hablar. Es el caso de la biomasa lignocelulósica (LCB), la forma de biomasa más abundante en la Tierra. “Su valorización se ha estudiado ampliamente para producir combustibles, productos químicos y materiales sostenibles”. Se compone de aproximadamente 40 a 60 % de celulosa, 10 a 40 % de hemicelulosa y 15 a 30 % de lignina, dependiendo los porcentajes específicos del tipo de biomasa. Un equipo de investigadores de la Universidad de Delaware, dirigido por el profesor Thomas H. Epps, III, y colaboradores de CanmetENERGY tienen en mente este tipo de economía a partir de materiales sostenibles mientras buscan formas de reciclar la biomasa en nuevos productos.

Así es la lignina

La lignina es un componente de las plantas y los árboles que proporciona fuerza y ​​rigidez. Sin embargo, en la industria del papel la lignina es un desecho que queda de la fabricación de productos de papel. Este tipo de lignina se conoce como lignina técnica y no se considera su uso más allá de tal vez para quemar o agregar a los neumáticos como relleno.

Los investigadores de la Universidad de Delaware aseguran que es un recurso ampliamente disponible en la Tierra. Estamos hablando de alrededor de 100 millones de toneladas de desechos técnicos de lignina se generan anualmente en las fábricas de papel de todo el mundo que podrían ser más valiosos de lo que pensamos.

El equipo ha demostrado que es posible convertir de manera eficiente la lignina procesada industrialmente en plásticos de alto rendimiento, como resinas de impresión 3D de base biológica y productos químicos valiosos. Este mismo enfoque también podría ser competitivo con productos similares a base de petróleo.

Un artículo publicado en Science Advanced y apoyado por fondos del programa de Investigación de Convergencia Creciente de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF GCR, por sus siglas en inglés), cuyo objetivo es resolver problemas a través de una colaboración interdisciplinaria de múltiples frentes.

“La capacidad de tomar algo como la lignina técnica y no solo descomponerla y convertirla en un producto útil, sino hacerlo a un coste y con un impacto ambiental menor que los materiales derivados del petróleo es algo que nadie ha sido capaz de lograr y mostrar antes”, dijo Epps, quien dirige los esfuerzos de NSF GCR en la UD y es el Profesor Distinguido Allan y Myra Ferguson de Ingeniería Química y Biomolecular.

Estudio de lignina

Supera el obstáculo de la alta presión

Uno de los principales problemas de la lignina es que la mayoría de los procesos para hacerlo operan a presiones muy altas, lo cual incluye problemas de seguridad y de altos costes. Para superar esta adversidad, el equipo de investigadores reemplazó el metanol, un solvente tradicional utilizado en la deconstrucción de la lignina, con glicerina para que el proceso pudiera realizarse a presión atmosférica (ambiente) normal.

“La glicerina ayuda a descomponer la lignina en bloques de construcción químicos que se pueden usar para fabricar una amplia gama de productos de base biológica, desde resinas de impresión 3D hasta diferentes tipos de plásticos, compuestos de sabor y fragancia, antioxidantes y más”. Este cambio permitió a los investigadores realizar los pasos de reacción y separación simultáneamente, lo que derivó en un sistema más rentable.

Luo también realizó una evaluación del ciclo de vida para comprender la cantidad de emisiones de gases de efecto invernadero (por ejemplo, dióxido de carbono) resultantes de la producción de materiales. “Estábamos tratando de capturar el panorama general, no solo los costos del proceso, sino también los impactos ambientales en toda la operación”, afirmó.

El potencial del método desarrollado por la Universidad de Delaware junto con la colaboración de estudiantes y profesores para convertir los residuos en materiales valiosos es la siguiente: “Muestra que existe un gran potencial en el uso de recursos renovables para fabricar diferentes tipos de plásticos. No tienes que usar combustibles fósiles, los plásticos de recursos renovables también pueden ser económicamente viables”, dijo Pranda, coautora del artículo y parte activa de la investigación.