Puede producirse utilizando la infraestructura de fabricación existente
Los productos fabricados a base de nailon, como la ropa y las redes de pesca, se degradan notoriamente lentamente, especialmente en entornos marinos, lo que contribuye significativamente a la contaminación de los océanos a nivel mundial.
Un equipo de investigación coreano ha desarrollado un innovador material que puede producirse utilizando la infraestructura de fabricación existente y que aborda eficazmente este problema.
Un equipo de investigación conjunto dirigido por el Dr. Hyun-Yeol Jeon y el Dr. Hyo-Jeong Kim en el Instituto de Investigación de Tecnología Química de Corea (KRICT), el investigador principal Sung-Bae Park, el profesor Dong-Yeop Oh en la Universidad de Inha y el profesor Je-Young Park en la Universidad de Sogang ha desarrollado un polímero de poliéster-amida (PEA) de alto rendimiento que se descompone en más del 92% en un año en condiciones marinas reales, al tiempo que mantiene una resistencia y una flexibilidad comparables al nailon.
Este material no solo es escalable y reciclable, sino que también es aplicable a una amplia gama de usos, como textiles, redes de pesca y envases de alimentos.
A diferencia de los plásticos biodegradables convencionales, que presentan baja durabilidad y resistencia al calor, el polímero PEA combina enlaces éster (para biodegradabilidad) y amida (para tenacidad) en una proporción óptima. Este diseño ofrece alta degradabilidad y durabilidad mecánica.
Tradicionalmente, la síntesis de polímeros con grupos éster y amida requiere disolventes orgánicos tóxicos. Sin embargo, el equipo desarrolló un nuevo proceso de polimerización por fusión en dos pasos que elimina la necesidad de disolventes y permite la producción a escala industrial (hasta 4 kg) en un reactor de 10 litros. Cabe destacar que este método es compatible con las instalaciones de fabricación de poliéster existentes con solo pequeñas modificaciones, lo que mejora su escalabilidad industrial.
Imagen: Evaluación del comportamiento de planchado y las propiedades mecánicas de fibras hiladas por fusión para prendas ecológicas y aplicaciones industriales. Crédito: Instituto Coreano de Investigación de Tecnología Química (KRICT)
Las pruebas de biodegradabilidad marina realizadas frente a la costa de Pohang mostraron que el nuevo PEA logró una degradación de hasta el 92,1 % en un año, superando significativamente a los plásticos biodegradables existentes, como el PLA (0,1 %), el PBS (35,9 %) y el PBAT (21,1 %). Una biodegradación aún más completa se produce en condiciones de compostaje, donde las poblaciones microbianas son mayores.
La resistencia a la tracción del PEA alcanzó los 110 MPa, superando la del nailon 6 y el PET. En experimentos prácticos, una sola hebra de fibra de PEA fue capaz de levantar un objeto de 10 kg sin romperse. Al tejerse en telas, también resistió el planchado a 150 °C, lo que confirma su alta resistencia térmica.
Además del rendimiento, la sostenibilidad fue un aspecto clave de la investigación. El PEA se sintetizó utilizando ácidos dicarboxílicos de cadena larga derivados del aceite de ricino (un cultivo no comestible) y derivados de caprolactama recuperados de residuos reciclados de nailon 6. Este enfoque de reciclaje redujo las emisiones de CO2 a solo un tercio de las del nailon 6 convencional, disminuyendo las emisiones de 8 a 11 kg de CO2 eq/kg a 2,3 a 2,6 kg de CO2 eq/kg.
Imagen: De izquierda a derecha: Investigador principal Hyeonyeol Jeon (autor correspondiente, KRICT), Investigador sénior Sung-Bae Park (primer autor, KRICT) e Investigador sénior Hyo Jeong Kim (autora correspondiente, KRICT). Crédito: Instituto de Investigación de Tecnología Química de Corea (KRICT)
El equipo está actualmente evaluando el material para su comercialización, con expectativas de adopción industrial dentro de dos años.
"El logro clave es que este material supera las limitaciones de los plásticos biodegradables convencionales y, al mismo tiempo, ofrece un rendimiento comparable al del nailon", afirmó el Dr. Sungbae Park.
El presidente de KRICT, Young-Kuk Lee, añadió: "Esta tecnología marca un paso fundamental hacia la comercialización de plásticos de ingeniería biodegradables y contribuirá significativamente a resolver la crisis mundial de contaminación marina por plásticos".
La investigación se publica en Advanced Materials: Development of Marine-Degradable Poly(Ester Amide)s with Strong, Up-Scalable, and Up-Cyclable Performance
