Un nuevo sistema prometedor para producir bioplásticos más duraderos y sostenibles ha sido desarrollado aprovechando subproductos de la madera.
Los esfuerzos para pasar de los plásticos petroquímicos a los plásticos renovables y biodegradables han resultado complicados: el proceso de producción puede requerir productos químicos tóxicos y es caro, y la resistencia mecánica y la estabilidad del agua a menudo son insuficientes.
La investigación publicada en Nature Sustainability describe el proceso de deconstrucción de la matriz porosa de la madera natural en una lechada. Los investigadores dicen que el material resultante muestra una alta resistencia mecánica, estabilidad al contener líquidos y resistencia a la luz ultravioleta. También se puede reciclar o biodegradar de forma segura en el entorno natural, y tiene un menor impacto medioambiental durante el ciclo de vida en comparación con los plásticos a base de petróleo y otros plásticos biodegradables.
«Hay muchas personas que han intentado desarrollar este tipo de polímeros en plástico, pero los hilos mecánicos no son lo suficientemente buenos para reemplazar los plásticos que usamos actualmente, que están hechos principalmente de combustibles fósiles», dice en un comunicado el coautor Yuan Yao, profesor asistente de ecología industrial y sistemas sostenibles en la Escuela de Medio Ambiente de la Universidad de Yale (YSE).
«Hemos desarrollado un proceso de fabricación sencillo y directo que genera plásticos a base de biomasa a partir de la madera, pero también plástico que también ofrece buenas propiedades mecánicas».
Para crear la mezcla de lechada, los investigadores utilizaron un polvo de madera, un residuo de procesamiento que generalmente se descarta como desperdicio en los aserraderos, y deconstruyeron la estructura suelta y porosa del polvo con un solvente eutéctico profundo biodegradable y reciclable (DES). La mezcla resultante, que presenta entrelazamiento a nanoescala y enlaces de hidrógeno entre la lignina regenerada y las micro / nanofibrillas de celulosa, tiene un alto contenido de sólidos y una alta viscosidad, que se puede moldear y enrollar sin romperse.
Luego, Yao dirigió una evaluación integral del ciclo de vida para probar los impactos ambientales del bioplástico contra los plásticos comunes. Las láminas del bioplástico se enterraron en el suelo, se fracturaron después de dos semanas y se degradaron por completo después de tres meses; Además, los investigadores dicen que el bioplástico se puede volver a descomponer en la suspensión mediante agitación mecánica, lo que también permite recuperar y reutilizar el DES.
«Eso, para mí, es lo que realmente hace que este plástico sea bueno: todo se puede reciclar o biodegradar», dice Yao. «Hemos minimizado todos los materiales y los desechos que van a la naturaleza».
El bioplástico tiene numerosas aplicaciones, dice Liangbing Hu, profesor del Centro de Innovación de Materiales de la Universidad de Maryland y coautor del artículo. Se puede moldear en una película que se puede usar en bolsas de plástico y empaques, uno de los principales usos del plástico y causa de la producción de desechos. Hu también dice que debido a que el bioplástico se puede moldear en diferentes formas, también tiene potencial para su uso en la fabricación de automóviles.
Un área que el equipo de investigación continúa investigando es el impacto potencial en los bosques si se amplía la fabricación de este bioplástico. Si bien el proceso actualmente utiliza subproductos de la madera en la fabricación, los investigadores dicen que son muy conscientes de que la producción a gran escala podría requerir el uso de cantidades masivas de madera, lo que podría tener implicaciones de gran alcance en los bosques, la gestión de la tierra, los ecosistemas y el cambio climático, para nombrar unos pocos.
Yao dice que el equipo de investigación ya ha comenzado a trabajar con un ecologista forestal para crear modelos de simulación forestal, vinculando el ciclo de crecimiento de los bosques con el proceso de fabricación. También ve la oportunidad de colaborar con personas que trabajan en campos relacionados con los bosques en YSE, una conveniencia poco común.
«No es frecuente que un ingeniero pueda caminar por el pasillo y hablar con un forestal», dice Yao.
