Gracias al punto de rotura incorporado Unos investigadores desarrollan poliestireno biodegradable

El poliestireno es uno de los plásticos más importantes del mundo, pero hasta ahora se ha considerado poco sostenible. Un equipo de investigación ha desarrollado ahora un poliestireno alternativo que contiene materias primas renovables, puede fabricarse de forma eficiente desde el punto de vista energético y es biodegradable. 

Se encuentra en los embalajes protectores de televisores y aparatos eléctricos, en las molduras decorativas y los zócalos para el acabado interior de las viviendas, y también en las placas de Petri: El poliestireno es uno de los plásticos más importantes del mundo. Cada año se producen cerca de 20 millones de toneladas de este material se producen anualmente. Hasta ahora, este material se fabrica principalmente a partir de petróleo crudo y es prácticamente irrecyclable.

Según sus propias declaraciones, un equipo de investigación dirigido por el Centro Helmholtz Hereon ha desarrollado un poliestireno más sostenible. «Los factores relacionados con las materias primas biodegradables, el consumo energético y el reciclaje suponen un gran avance», afirma el doctorando Phannaro Nhem.  También participaron en el proyecto investigadores de la Universidad Técnica de Brandeburgo en Cottbus-Senftenberg (BTU), de la Universidad Libre de Berlín y de la Universidad Helmut Schmidt de Hamburgo.

50 % de materias primas renovables

El poliestireno comercial se obtiene haciendo que las moléculas de estireno reaccionen entre sí para formar plástico. En este proceso, las moléculas de estireno se unen formando una cadena estable. Para ello, es necesario calentar el recipiente en el que tiene lugar la reacción. 

El equipo complementó las moléculas de estireno con el compuesto químico anhídrido itacónico, que se puede obtener mediante fermentación a partir de hidratos de carbono de origen vegetal, como el azúcar. De este modo, el poliestireno contiene aproximadamente un 50 % de esa materia prima de origen biológico. En lugar de recipientes de reacción calentados, los investigadores utilizaron radiación de microondas como fuente de calor. 

«Es como en la cocina de casa. Calentar la comida en los fogones lleva mucho tiempo y consume mucha energía. El microondas es más rápido», afirma Phannaro Nhem. «Hasta ahora, la tecnología de microondas aún no se ha generalizado en la síntesis de polímeros», afirma Francesca Toma, directora del Instituto Hereon de Materiales Funcionales para la Sostenibilidad. Sin embargo, los resultados parecerían indicar que podría consolidarse como una alternativa más eficiente desde el punto de vista energético para los procesos de polimerización controlados.

Punto de rotura predeterminado para el reciclaje

Además, el equipo utilizó el compuesto dibenzo[c,e]oxepano-5-tiona (DOT) como monómero, lo que permitió integrar grupos tioéster en el material. Estos componentes actúan en la red polimérica como puntos de rotura predefinidos. De este modo, el material puede descomponerse posteriormente por vía química en fragmentos más pequeños. 

«A diferencia del poliestireno convencional, nuestra variante se descompone en pequeños fragmentos», explica Nhem. Las bacterias también son capaces de procesar los pequeños fragmentos de poliestireno, algo que no ocurre con el poliestireno clásico, de estructura compacta. 

«El nuevo polímero se ha desarrollado siguiendo el principio del “diseño para la degradación”, es decir, la degradación controlada al final de su vida útil», añade Toma. De este modo, abre el camino para que el poliestireno forme parte de ciclos de materiales cerrados y se integre en la economía circular.

Se pueden imaginar muchas aplicaciones

Los primeros ensayos demuestran que el material puede procesarse en máquinas de moldeo por inyección. Con la instalación de laboratorio actual, el equipo fabricó en un primer momento miniplacas de Petri del tamaño de una moneda de 1 euro. Sin embargo, a largo plazo se vislumbran numerosas aplicaciones. Además, los primeros estudios con células madre humanas indican que el material presenta una buena compatibilidad biológica y que resulta tan adecuado para cultivos celulares como el poliestireno disponible en el mercado.