Plásticos que se autodestruyen: el futuro de los polímeros

Tecnología 12 de agosto de 2018 Por
Hace décadas, los polímeros sintéticos se volvieron populares porque eran baratos y duraderos. Ahora los científicos buscan crear plásticos que se autodestruyan o degraden en el momento para que luego puedan ser reutilizados y así evitar la contaminación.
plasticoespanol0808-superJumbo-v2

Adam Feinberg se tardó más en fabricar una delgada hoja de plástico de color amarillo brillante que en destruirla en pequeños pedazos. Eligió un molde en forma de “I” para el logo de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign en donde trabaja como químico. Después, lo llenó con partes de plástico y lo metió a un horno.

“Abrí el molde y ahí estaba esta hermosa ‘I’ amarilla”, recuerda. Su nuevo plástico pasó la primera prueba —se podía moldear a través del calor como el plástico regular—. Sin embargo, faltaba otro paso importante en la reformulación del mundo de los plásticos.

Feinberg colocó la I bajo una luz blanca y, cinco minutos después, solo quedaba la mitad. La otra mitad había caído al piso. Al juntar ambas partes, la I tenía un agujero en la mitad compuesto por una sustancia pegajosa amarilla.

El plástico no simplemente se derritió. Su estructura, los polímeros sintéticos en su interior, habían regresado a sus unidades moleculares. “Fue una sensación fenomenal”, dijo sobre el exitoso experimento.

La mayoría de los polímeros sintéticos no fueron diseñados para desintegrarse o desaparecer. Por el contrario, fueron creados para durar tanto como sea posible cuando comiencen a remplazar al metal y al vidrio en objetos de larga duración como automóviles y aviones.



No obstante, los polímeros sintéticos se volvieron tan populares y adaptables que, décadas después, son la raíz del problema global de miles de millones de toneladas de desperdicio plástico. Los más recientes villanos en las campañas a favor del medioambiente son los productos desechables de plástico elaborados con polímeros sintéticos —popotes, filtros de cigarrillos, tapas de tazas de café, etcétera—.

Durante las décadas pasadas, esta diferencia entre la vida material y la vida útil del producto ha causado la acumulación de desperdicio plástico en tiraderos de basura y ambientes naturales, parte de él ha estado a la deriva en océanos hasta que montones y montones han llegado a los confines del mundo y partes pequeñas han sido ingeridas por la vida marina. Es muy poca la cantidad que se recicla; de hecho, algunos cálculos estiman que solo un 10 por ciento de todos los plásticos son reciclados cada año.

Los efectos de la acumulación de esos materiales para el medioambiente y el declive de su popularidad han ayudado a estimular a los químicos en la misión de fabricar nuevos materiales con dos requerimientos que entran en conflicto entre sí: deben ser durables, pero degradables cuando sea necesario. En resumen, los científicos están en busca de polímeros o plásticos con un mecanismo de autodestrucción incorporado.

“Son dos criterios diametralmente opuestos que estamos tratando de conciliar”, dijo Feinberg y comentó que es más fácil moldear un plástico fuerte sin destruirlo pero, al mismo tiempo, no debería durar para siempre.

“El verdadero truco es hacerlos estables cuando los estás usando e inestables cuando no quieres usarlos”, dijo Marc Hillmyer, quien dirige el Centro de Polímeros Sustentables en la Universidad de Minnesota.


Aunque no es la panacea para el problema del desperdicio, los plásticos que se autodestruyen podrían brindar nuevas aplicaciones para suministrar medicamentos, materiales de autocuración e incluso en componentes electrónicos.

El punto de inicio requiere elegir polímeros que son inherentemente inestables y a menudo ignorados por su fragilidad. Al poder elegir, sus unidades permanecerían como pequeñas moléculas. Lo que los científicos hacen es forzar esas moléculas para conectar cadenas más largas y entonces atrapar a los polímeros resultantes.

“Podemos tener un gran cambio de propiedades o degradación completa del polímero solo a partir de un evento”, dijo Elizabeth Gillies, una química de la Universidad Western en Londres, Ontario. Gillies afirma que  la rápida desintegración le da a los polímeros que se desmantelan una ventaja sobre los biodegradables, afirma ella, porque la biodegradación es lenta y difícil de controlar.

En teoría, estos polímeros de siguiente generación podrían ayudar a mitigar los problemas de contaminación asociados con los productos plásticos. Si las unidades son recolectadas después de desmantelarse para hacer nuevos polímeros, eso conduciría al reciclaje químico. La mayoría del reciclaje hecho actualmente simplemente involucra derretir el plástico y volver a moldearlo.


 
Desde el punto de vista económico, remplazar los polímeros más ampliamente usados como el polietileno (bolsas del supermercado), polipropileno (redes de pescar) o politereftalato (botellas de un solo uso) con polímeros que se desmantelan no es viable.

“Desde mi punto de vista tiene gran potencial, el problema es hacerlo barato y lograr que sus propiedades sean lo suficientemente competitivas para que sea útil y tenga penetración en el mercado para el consumidor”, dijo Hillmyer.


Usar materiales reciclables químicamente se podría volver práctico especialmente si las compañías comienzan a asumir responsabilidades por sus productos después de la vida útil, dijo Hillmyer. Él cofundó la empresa emergente Valerian Materials para comercializar el poliuretano reciclable. Si las compañías automotoras tienen que recibir de regreso un auto usado, por ejemplo, podría cobrar sentido tener un sistema interno de reciclaje químico para hacer nuevos materiales a partir de los viejos, dijo.

Contar con polímeros que se desmantelen y productos totalmente reciclables es un avance, pero los consumidores todavía necesitarían hacer su reciclaje de la manera adecuada. “La contaminación existe porque el material no fue recolectado”, dijo Steve Alexander, quien preside la Asociación de Recicladores de Plástico. “Si no los puedes separar apropiadamente, no importa lo que sea, solo es basura”. Recolectarlo y separarlo es actualmente uno de los más grandes problemas para los recicladores, afirma.



Mientras que los implantes biomédicos o electrónicos que se autodestruyen todavía están lejos en el futuro, científicos como Gillies elaboran empaques inteligentes a partir de polímeros que se desmantelan. No para cargar los víveres del supermercado, pero para entregar dosis de medicamentos contra el cáncer que podrían ser liberadas en tumores o fertilizante solo cuando se necesite en los cultivos.


Jeffrey Moore, el supervisor de Feinberg en la Universidad de Illinois, afirma que el objetivo es fabricar materiales que puedan sanarse a sí mismos. Tal vez reaccionen a la luz, dice, para que cuando la carcasa de un celular se quiebre, por ejemplo, la luz que penetre detone la degradación de la cápsula. Esos agentes curativos se derraman para llenar las grietas. Entonces, la carcasa estará automáticamente como nueva, lo que reduciría la necesidad de adquirir un nuevo dispositivo.

Mientras esperamos a que surjan los polímeros de la próxima generación, los actuales plásticos comerciales todavía son bombeados a un ritmo de 400 millones de toneladas métricas al año. Y esos plásticos fueron creados para ser resistentes, tan fuertes y duraderos como sea posible, dijo Jeannette Garcia, una especialista en polímeros de IBM.

“Diseñar nuevos polímeros será absolutamente importante y absolutamente necesario”, afirmó García quien explica que el mayor problema radica en aprender a descomponer el legado de los polímeros de desperdicio plástico de una manera similar, idealmente hasta su estructura.