Investigación sobre plásticos Los puntos de rotura incorporados hacen que el poliestireno alternativo sea biodegradable

El poliestireno es uno de los plásticos más importantes del mundo, pero hasta ahora se ha considerado poco sostenible. Su fabricación se basa en materias primas fósiles, requiere mucha energía y el material rara vez se recicla. Un equipo de investigación dirigido por el Centro Helmholtz Hereon 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 molduras decorativas y 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. Este material se fabrica principalmente a partir de petróleo crudo y es prácticamente irrecyclable: el poliestireno nuevo de fábrica es más barato, mientras que los productos usados suelen incinerarse o depositarse en vertederos. Al igual que otros plásticos, el poliestireno apenas se degrada en la naturaleza.

Los investigadores han desarrollado ahora 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, que actualmente realiza su tesis doctoral bajo la dirección de la profesora Francesca Toma, directora del Instituto Hereon de Materiales Funcionales para la Sostenibilidad. 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 fabrica haciendo que las moléculas de estireno reaccionen entre sí para formar el 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.

El proceso de fabricación también se ha vuelto más eficiente desde el punto de vista energético: 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. Las microondas son más rápidas», afirma Phannaro Nhem. «Hasta ahora, la tecnología de microondas aún no se ha generalizado en la síntesis de polímeros», señala Francesca Toma. «Nuestros resultados demuestran 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 incorporados de forma selectiva. De este modo, el material puede descomponerse posteriormente por vía química en fragmentos más pequeños. «A diferencia del poliestireno convencional, nuestra variante se descompone así en pequeños fragmentos», explica Nhem. Además, las bacterias son capaces de procesar estos pequeños fragmentos de poliestireno, algo que no ocurre con el poliestireno clásico, de estructura más compacta. «El nuevo polímero se ha desarrollado según el principio del “diseño para la degradación”, es decir, la degradación controlada al final de su vida útil», añade Francesca Toma, «con lo que abre al poliestireno el camino hacia ciclos de materiales cerrados y hacia la economía circular».