Creando Bioplasticos que sean mas fáciles de compostar

El equipo liderado por Rafael Auras ha creado una mezcla de polímeros a base de bioplásticos que es compostable tanto en entornos domésticos como industriales. Este trabajo ha sido publicado en la revista ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

«En Estados Unidos y a nivel global, hay un gran problema con los residuos y especialmente con los residuos plásticos», dijo Auras, profesor de MSU y titular de la Cátedra Amcor de Sustentabilidad en Packaging.

Menos del 10% de los residuos plásticos se reciclan en Estados Unidos. Esto significa que la mayor parte de los residuos plásticos termina siendo basura o desperdicios, lo que genera preocupaciones económicas, ambientales e incluso de salud. «Al desarrollar productos biodegradables y compostables, podemos desviar parte de esos residuos», dijo Auras. «Podemos reducir la cantidad que va a un vertedero».

Una ventaja adicional es que los plásticos destinados al compostaje no necesitarían ser limpiados de contaminantes alimentarios, lo cual es un obstáculo importante para el reciclaje eficiente de plásticos. Las instalaciones de reciclaje rutinariamente deben elegir entre gastar tiempo, agua y energía para limpiar residuos plásticos sucios o simplemente desecharlos.

«Imagina que tuvieras una taza de café o una bandeja de microondas con salsa de tomate», dijo Auras. «No necesitarías enjuagar ni lavar esos, simplemente podrías compostarlos».

PLA y un ‘punto óptimo’ para el almidón

El equipo trabajó con lo que se conoce como ácido poliláctico, o PLA, que parece una elección obvia en muchos aspectos. Se ha utilizado en el packagging durante más de una década y se deriva de azúcares vegetales en lugar de petróleo. Cuando se maneja adecuadamente, los subproductos de desecho de PLA son naturales: agua, dióxido de carbono y ácido láctico. Además, los investigadores saben que el PLA puede biodegradarse en compostadores industriales. Estos compostadores crean condiciones, como temperaturas más altas, que son más propicias para descomponer los bioplásticos que los compostadores domésticos.

Sin embargo, la idea de hacer que el PLA sea compostable en el hogar parecía imposible para algunas personas. «Recuerdo que la gente se reía ante la idea de desarrollar el compostaje casero de PLA como opción», dijo Pooja Mayekar, estudiante de doctorado en el grupo de laboratorio de Auras y autora principal del nuevo informe. «Eso se debe a que los microbios no pueden atacar y consumir el PLA normalmente. Debe descomponerse hasta un punto en el que puedan utilizarlo como alimento».

Aunque los entornos de compostaje industrial pueden llevar el PLA a ese punto, eso no significa que lo hagan rápidamente o en su totalidad. «De hecho, muchos compostadores industriales aún evitan aceptar bioplásticos como el PLA», dijo Auras.

En sus experimentos, respaldados por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos y MSU AgBioResearch, el equipo demostró que el PLA puede permanecer alrededor de 20 días antes de que los microbios comiencen a digerirlo en condiciones de compostaje industrial.

Para eliminar ese tiempo de espera y permitir la posibilidad de compostaje en el hogar, Auras y su equipo integraron un material derivado de carbohidratos llamado almidón termoplástico en el PLA. Entre otros beneficios, el almidón proporciona a los microbios del compost algo en lo que pueden alimentarse más fácilmente mientras el PLA se degrada.

«Cuando hablamos de la adición de almidón, eso no significa que simplemente sigamos agregando almidón a la matriz de PLA», dijo Mayekar. «Se trataba de encontrar un punto óptimo con el almidón, para que el PLA se degrade mejor sin comprometer sus otras propiedades».

Afortunadamente, el investigador postdoctoral Anibal Bher ya había estado formulando diferentes mezclas de PLA y almidón termoplástico para observar cómo conservaban la resistencia, claridad y otras características deseables de las películas de PLA regulares.

Trabajando con la estudiante de doctorado Wanwarang Limsukon, Bher y Mayekar pudieron observar cómo estas películas diferentes se descomponían durante el proceso de compostaje cuando se realizaba en diferentes condiciones. «Los diferentes materiales tienen diferentes formas de someterse a la hidrólisis al comienzo del proceso y biodegradarse al final», dijo Limsukon. «Estamos trabajando en rastrear todo el camino».

El equipo realizó estos experimentos utilizando sistemas que Auras y los miembros del laboratorio, pasados y presentes, construyeron en su mayoría desde cero durante sus 19 años en MSU. El equipo de investigadores también tiene acceso a equipo fuera de su propio laboratorio en la Escuela de Empaquetado, lo cual marca una diferencia.

«Trabajar con el Dr. Auras, la Escuela de Empaquetado, MSU, es genial», dijo Bher. «Porque, en algún momento, queremos estar fabricando productos reales. Estamos utilizando instalaciones en todo el campus para fabricar materiales y probar sus propiedades. MSU ofrece muchos recursos».

«Hay una razón por la cual esta es una de las mejores escuelas de empaquetado», dijo Mayekar.

Cambiando la conversación

Utilizando su experiencia y los recursos disponibles, los investigadores han demostrado que es posible tener envases de plástico totalmente compostables a base de bioplásticos. Sin embargo, Auras enfatizó que esto por sí solo no será suficiente para garantizar su adopción comercial.

Los desafíos no son únicamente técnicos. También son sociales y de comportamiento. «No habrá una única solución para el problema completo de la gestión de residuos plásticos», dijo Mayekar. «Lo que hemos desarrollado es un enfoque desde el lado del empaquetado».

Más allá del escepticismo de los compostadores industriales sobre los plásticos que mencionó Auras anteriormente, existe una idea equivocada en el público de que los materiales biodegradables y compostables pueden descomponerse relativamente rápido en cualquier lugar del medio ambiente.

Estos materiales requieren ciertas condiciones, como las que se encuentran en un compost activo, para descomponerse de manera oportuna. Fuera de esas condiciones, los plásticos biodegradables que se desechan en el medio ambiente siguen siendo basura. «Si la gente piensa que desarrollamos algo biodegradable para que se convierta en basura, eso empeorará el problema», dijo Auras. «La tecnología que desarrollamos está destinada a introducirse en escenarios activos de gestión de residuos».

«Debemos ser conscientes de cómo gestionamos los residuos, especialmente los plásticos», dijo Bher. «Incluso en casa, deberás pensar en cómo gestionas ese pequeño proceso de compostaje».

«Es muy fácil culpar al plástico por sus problemas, pero creo que debemos cambiar la conversación sobre cómo lo gestionamos», dijo Mayekar.

Con su trabajo, el equipo quiere ayudar a educar a las personas y crear conciencia sobre este problema. Y tienen razones para creer que pueden cambiar actitudes. Después de todo, nadie se ríe ahora ante la idea de compostar potencialmente PLA en casa.

Bioeconomia.info