El diacetato de celulosa espumado es el material bioplástico de degradación más rápida probado en agua de mar
Científicos del Instituto Oceanográfico Wood Hole (WHOI) han estado trabajando durante años para descubrir qué tipos de plásticos tienen la vida útil más corta y más larga en el océano, y qué tipos de productos plásticos, como pajitas y envoltorios de alimentos, contribuyen más comúnmente a la contaminación plástica.
A medida que se desarrollan más materiales biodegradables, como el diacetato de celulosa (CDA), un polímero similar al plástico derivado de la pulpa de madera, los investigadores se apresuran a garantizar que puedan reemplazar los plásticos tradicionales sin dañar los ambientes oceánicos.
Ahora, después de años de pruebas, se descubrió que una nueva versión de CDA es el material bioplástico de degradación más rápida probado en agua de mar, y es un prometedor reemplazo para otros materiales plásticos de espuma, como el poliestireno, que pueden permanecer en el medio ambiente durante muchos años.
En un nuevo artículo los científicos del WHOI Bryan James, Collin Ward, Chris Reddy, Yanchen Sun y Kali Pate descubrieron que agregar pequeños poros (llamados espumados) al material CDA hacía que se degradara 15 veces más rápido que el CDA sólido, e incluso más rápido que el papel.
"Lo que más me entusiasma de este estudio es su naturaleza translacional. Este estudio es la culminación de años de investigación centrados en comprender los controles fundamentales de la biodegradación del CDA en el océano", afirmó Ward, autor principal del estudio. Él y el equipo de WHOI se asociaron con científicos de la empresa de fabricación de bioplásticos Eastman, quienes contribuyeron como coautores y proporcionaron materiales para el estudio.
"Traducimos el conocimiento fundamental al diseño de un nuevo material que simultáneamente satisface las necesidades de los consumidores y se degrada en el océano más rápido que cualquier otro material plástico que conocemos, incluso más rápido que el papel. Es una gran historia de éxito en un campo que a menudo se centra en los aspectos negativos de la contaminación plástica en lugar de trabajar para encontrar soluciones al problema", añadió Ward.
El estudio implicó el monitoreo de CDA espumado y CDA sólido en un tanque de agua de mar que fluye continuamente desde Martha's Vineyard Sound, en un laboratorio especialmente diseñado en WHOI. Los investigadores también controlan la temperatura, la exposición a la luz y otras variables ambientales para imitar el entorno marino natural.
Imagen derecha: El estudio implicó el monitoreo de la espuma de diacetato de celulosa y del diacetato de celulosa sólido en un tanque con agua de mar que fluía continuamente desde Martha’s Vineyard Sound, en un laboratorio especialmente diseñado en el WHOI. Después de 36 semanas, el equipo descubrió que las espumas de diacetato de celulosa perdieron entre el 65 y el 70 % de su masa original. (Foto de: Rachel Mann, @Woods Hole Oceanographic Institution)
"El uso de tanques de agua de mar con flujo continuo nos permite llevar al laboratorio la dinámica del océano microbianamente activo. El océano cambia continuamente y era importante que reprodujéramos este entorno reponiendo microbios y nutrientes, lo que haría que el experimento fuera mucho más realista en términos ambientales", explicó el autor principal, James. Después de 36 semanas, el equipo descubrió que las espumas de CDA habían perdido entre el 65 y el 70 % de su masa original.
En un estudio anterior, en el que utilizaron su tanque dinámico de agua de mar, los investigadores probaron pajitas hechas de plástico estándar, papel, CDA sólido y CDA espumado, y descubrieron que las pajitas de CDA sólido y de papel se reducían en masa más rápidamente.
Luego, los científicos compararon dos pajitas hechas de CDA, una hecha de CDA sólido y otra de CDA espumado, y descubrieron que la tasa de degradación de la pajita de espuma era un 190% más rápida que la de su contraparte sólida, lo que resultaba en una vida útil ambiental proyectada más corta que la de las pajitas de papel.
"Como científico e ingeniero de materiales, ha sido emocionante demostrar que los espumados pueden ser materialmente eficientes, lo que significa que logran funcionalidad utilizando la menor cantidad de material posible, reduciendo costos y muchos impactos ambientales", dijo James. "Además, cuando están hechos de plásticos biodegradables, pueden ser una de las formas menos persistentes de un material".
Reemplazar el plástico de poliestireno y los plásticos de un solo uso, como los envases de comida para llevar que habitualmente se filtran al océano y no son biodegradables, son uno de los usos más urgentes de este material, según los autores del estudio.
Los hallazgos se han publicado en ACS Sustainable Chemistry & Engineering: Foaming Enables Material-Efficient Bioplastic Products with Minimal Persistence
