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8/7/2019 plasticos_biodegradables2005-CIENTEC

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Fotos:IsmaelMeixueiro

Roselia Medina Tinoco

Plsticosbiodegradables

Es difcil pensar en un mundo sin

envases, bolsas o utensilios de

plstico, ya que estos productos

se han vuelto indispensables

para nuestra vida diaria. Tambin

producen serios problemas

ambientales. Por ello diversos grupos

de investigacin buscan la manera

de desarrollar plsticos menos

contaminantes. Aqu, un recuento

de lo que han logrado hasta ahora.


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ENTODO el mundo existen enormes dep-

sitos de basura que incluyen toneladas de

plsticos que no se degradan por medio de

procesos naturales. La biodegradacin es

un proceso mediante el cual los microorga-

nismos del suelo, como bacterias y hongos,

descomponen en sustancias ms sencillas

los materiales presentes en l. Por ejemplo,

si en el suelo de un bosque cae una manza-

na, sta se habr degradado en aproximada-

mente una semana, mientras que un envase

de plstico tardar 300 aos.

El uso de petrleo como materia prima

para la produccin de plsticos genera

problemas ambientales como la emisin

de gases de invernadero (metano, xido

nitroso y bixido de carbono). Adems, una

cantidad importante de petrleo, recurso

muy valioso y no renovable, est destinado

a la produccin de plsticos. Esta tarea con-

sume anualmente cerca de 270 millones detoneladas de petrleo y gas. De un litro de

petrleo se obtiene medio litro de gasolina,

y ste uso es prioritario, ya que hasta ahora

casi todos los automviles utilizan gasolina

como combustible.

Los objetos de plstico que usamos to-

dos los das, como el polietileno y el PVC,

son polmeros (vase Cmo ves? No. 43,

Los plsticos: materiales a la medida). Un

polmero es una molcula gigante formada

por molculas llamadas monmeros, que se

repiten varias veces. Piensa en un collar,

donde ste sera el polmero y las cuentas

los monmeros. El PVC, por ejemplo, es la

unin de decenas de monmeros de cloruro

de vinilo, y el polietileno es la unin de

monmeros de etileno.

Si bien se han desarrollado plsticos

solubles en agua o que se degradan bajo

la accin de la luz (contienen sustancias

que debilitan los enlaces de sus molculas

al recibir luz), la degradacin no es total.

Estos plsticos dejan en el ambiente sus-

tancias que los microorganismos del suelo

no pueden desintegrar.

Diversos grupos cientficos, tanto de

centros de investigacin pblicos como

de empresas privadas, han dirigido sus es-

fuerzos para encontrar en la naturaleza una

solucin al problema de

la biodegra-dacin to-

tal del plstico, ya que no basta con reci-

clarlo.

Bacterias al rescate

La empresa agrcolaCargilly la qumica

Dow Chemical, ambas estadounidenses,

descubrieron que ciertas bacterias trans-

forman, por fermentacin, el azcar del

maz en cido lctico. Por medio de otro

proceso qumico, las molculas de cido

lctico se renen en cadenas para formar

un biopolmero (cido polilctico, o PLA,

por sus siglas en ingls) de propiedades

semejantes a las del plstico que se usa para

hacer botellas de refresco y fibras textiles,

pero adems biodegradable.

Por otra parte, se han encontrado bacte-

rias, como la Ralstonia eutropha, que con-

vierten directamente azcares en un tipo de

biopolmeros llamados PHA (poli-

hidroxi-alcanoatos).El PHA

Plsticos sintticos comunes

PLSTICO PRINCIPALESUSOS

PET Envases de refresco y agua desechablesEstereato de polietileno

REFPET Envases de refresco y agua retornablesTereftalato de polietileno

PVC Tuberas y recubrimientos de vinilo; mangueras,Cloruro de polivinilo artculos de piel sinttica

Plexigls Lentes y lmparas para alumbrado pblico

Tefln Antiadherentes, pelculas resistentes al calorPolitetrafluoroetileno

Polietileno Bolsas, empaques, botellas y juguetes

Polipropileno Alfombras, cuerdas, botellas y detergentes


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En el siglo XIX se usaban materiales plsticos de origen natural, como el ltex y el caucho. Tambin seobtena plstico a partir de celulosa de algodn, cscara de avena, semillas y derivados del almidn ycarbn. Estas materias primas se extraan de la naturaleza, pero el suministro era limitado, por lo quefue necesario buscar nuevos materiales.

Los plsticos sintticos aparecieron en 1863, en los Estados Unidos, cuando la empresa fabricantede bolas de billar Pheland y Collander ofreci una recompensa de 10 000 dlares a quien encontrara un

material que permitiera fabricar bolas de billar ms ligeras que las de marfil. El inventor John WesleyHyatt propuso un tipo de plstico elaborado con nitrato de celulosa, alcohol y alcanfor, material quepatent con el nombre de celuloide. Hyatt no gan el premio, pero su plstico se utiliz para hacer placasdentales y cuellos de camisas. Este episodio inici la carrera por obtener un material plstico sintticocon mejores propiedades.

Leo Hendrik Baekeland desarroll en 1906 una resina sinttica a partir de fenol y formaldehdo, quepatent con el nombre de baquelita. En 1920, el qumico alemn Hermann Staudinger demostr que losplsticos se componan de molculas gigantes, a las que se llam macromolculas. A partir de entoncesse iniciaron numerosas investigaciones dedicadas a encontrar nuevos materiales para elaborar plsticos,lo que permiti grandes avances en esta rea.

Entre 1920 y 1930 se producen nuevos plsticos como el etanoato de celulosa, utilizado paraproducir resinas y fibras; el cloruro de polivinilo (PVC), empleado en tuberas y recubrimientos devinilo, y el plexigls, usado para elaborar gafas y cubiertas para focos del alumbrado pblico. Enesta dcada surge tambin el famoso nailon; empleado, entre otras cosas, en la fabricacinde medias femeninas.

El polietileno fue desarrollado en 1953 por el qumico alemn Karl Ziegler. Un aodespus el italiano Giulio Natta sintetiz el polipropileno, ambos plsticos se usanmucho en la actualidad para fabricar bolsas y envolturas.

Y el plstico se hizo...se acumula en la bacteria y llega a consti-

tuir hasta el 90% del peso de sta. Algunas

empresas, entre ellas la Imperial Chemical

Industries, han usadola bacteria Ralstonia

eutropha para obtener PHA. Una vez que

la bacteria se llena de grnulos de plstico,

stos se extraen para obtener el material.

La principal ventaja de estos biopolmeros

es que se biodegradan muy rpido, hastaun 80% en slo siete semanas! La desven-

taja es que el proceso de elaboracin es

muy costoso: se calcula que producir por

fermentacin bacteriana un kilogramo de

PHA cuesta 15 dlares, mientras que hacer

un kilogramo de plstico convencional

cuesta slo un dlar. Esto se debe a que

las bacterias requieren fuentes externas de

alimento, como la celulosa.

Los genes a escena

Otro camino para obtener plsticos biode-

gradables es la ingeniera gentica. Estarama de la ciencia ha encontrado la manera

de utilizar las plantas como productoras de

diversas sustancias, por ejemplo, vacunas y

hormonas. Para obtener una vacuna vege-

tal se inserta en el material gentico de la

planta un gen que produce una protena (o

antgeno) daina para el cuerpo humano.

Al consumir esta planta, ingresa en nuestro

cuerpo una pequea cantidad de esa pro-

tena. Como en las vacunas tradicionales,

esa pequea cantidad de antgeno estimula

al sistema inmune a producir anticuerpos

contra la sustancia nociva. Ya se han hecho

pruebas alentadoras con papas transgnicas

en las cuales se han insertado genes de dis-

tintos patgenos, como la bacteria Esche-

richia coli y un virus que causa trastornos

gstricos. Consumir estas papas, al parecer,

confiere proteccin contra estos agentes.

Entonces, por qu no utilizar plantas

para producir plsticos biodegradables?

Las plantas no requieren instalaciones

especiales y los costos de mantenimiento

Cifras anuales en Mxico

* En los Estados Unidos el consumo anual por persona es de 120 kg.Fuente: Asociacin Nacional de Industrias del Pl stico, A.C. (ANIPAC)

Produccin de artculos plsticos terminados 3 544 ton.

Consumo de artculos plsticos terminados 3 903 ton.

Consumo por persona de productos plsticos* 39.4 kg

Empleos directos en el sector 142 000

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son mnimos. Adems las plantas podran

producir PHA en grandes cantidades. De

hecho, ya se intenta conseguirlo.

A mediados de los aos 80 un grupo

de cientficos logr aislar de la bacteria

Ralstonia eutropha el gen responsable dela elaboracin de PHA que dirige la con-

versin de azcar en polmero. Aos ms

tarde, unos cientficos de la Universidad de

Michigan, en colaboracin con cientficos

de la Universidad James Madison, iniciaron

la modificacin gentica de la planta Arabi-

dopsis thaliana,a la que insertaron el gen

aislado de la bacteria con la finalidad de

que produjera el polmero. El resultado no

fue tan alentador, ya que la planta produjo

grandes cantidades de solventes qumicos

(como la acetona) e hidrocarburos que

pueden ser recuperados y reutilizados, pero

que exceden en cantidad a los empleados

por la industria petroqumica que elabora

plstico. Para solucionarlo, se busca un

mecanismo que no requiera combustibles

fsiles para extraer el PHA del maz. Este

mecanismo podra consistir en utilizar lamateria vegetal sobrante de las cosechas

para producir vapor o gas, que a su vez ge-

nere electricidad, la cual podra emplearse

en la extraccin de PHA de la planta.

Bacterias que acumulan PHA

Fuente: http:/www.biopolymer.net

Bacteria % de peso seco

Ralstonia eutropha 96

Rhodobacter 80

Azospirillum 75

Azotobacter 73

Methylocystis 70

Leptothrix 67

Pseudomonas 67

Baggiatoa 57

Rhizobium 57

Roselia Medina Tinoco es biloga y estudi el Diplomado

en Divulgacin de la Ciencia en la Direccin General de

Divulgacin de la Ciencia, de la UNAM. Actualmente es

revisora de libros de ciencia para nios en la Asociacin

Mexicana para el fomento del Libro Infantil y Juvenil AC,

IBBY Mxico.

un PHA frgil y quebradizo. Actualmente,

algunas empresas estadounidenses reali-

zan investigaciones con el fin de producir

plsticos en otras plantas como la papa, el

frijol, el maz y el betabel.

El maz, una esperanza

En 1994 la compaa Monsanto intent

producir un plstico ms flexible utilizandoel maz. Haciendo uso de las herramientas

de la ingeniera gentica, los cientficos

introdujeron el gen aislado de la bacteria

Ralstonia eutropha que produce el PHA en

el material gentico del maz.

En este maz transgnico, el

polmero se produce y almacena

en las hojas y el tallo, por lo que

no debera afectar la produccin

de granos alimenticios. As se

puede tener una parcela de maz

que produzca al mis-

mo tiempo alimentoy PHA. El polme-

ro elaborado por el

maz permite obtener

plstico de mejor cali-

dad, que podra usarse

en la elaboracin de

utensilios como en-

vases, platos, vasos y

otros productos, que

Actualmente se comerciali-

zan en los Estados Unidos y en

algunos pases de Europa varios

tipos de plsticos biodegradables

que se emplean, principalmente,

en la elaboracin de envolturas

para dulces, bolsas, recipientes

y envases que desaparecen del

ambiente en dos aos. Si bien

todava no es posible sustituir

la produccin de plsticos de-

rivados del petrleo por los

biodegradables, las investiga-

ciones mencionadas apuntan aque quiz no estamos tan lejos

de lograrlo.

tendran la caracterstica de ser biodegra-

dables.

Sin embargo, este mtodo presenta un

problema: durante el proceso de extraccin

y purificacin del polmero se utilizan

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