Skip to content

Cómo funcionan los aditivos de biodegradación

Cómo funcionan los aditivos de biodegradación
Satisfacer
  1. Pequeño apetito por la destrucción
  2. Plásticos de otro mundo
  3. Biodegradación versus desintegración
  4. Aditivos de biodegradación para plásticos
  5. El debate sobre los aditivos para la biodegradación
  6. Nota del autor

Pequeño apetito por la destrucción

El mundo que nos rodea está lleno de microorganismos, también llamados microbios. Los microbios pueden ser invisibles a simple vista, pero su apetito es evidente, ya que inician y aceleran la descomposición de todo tipo de material organico, desde periódicos hasta excrementos de animales, cortezas de pizza y más.

Hay muchos tipos de microbios que funcionan con la magia de la descomposición. Incluyen bacterias, hongos, protozoos, algas, actinomicetos y otros. Los diferentes tipos de microbios hacen su magia de diferentes maneras y digieren diferentes materiales, pero todos contribuyen a la descomposición de la materia orgánica, que también se puede llamar biodegradación.

Anuncio

Los factores ambientales juegan un papel fundamental en cualquier proceso de descomposición. La presencia de agua, luz, calor, oxígeno y otras variables afecta la forma en que interactúan los microbios y sus fuentes de energía (ver: alimentos).

Los niveles de oxígeno, en particular, tienen un impacto importante en la degradación. La pila de abono en su jardín es un ejemplo de aerobio el medio ambiente, lo que significa que hay oxígeno presente. Un vertedero monstruoso, por otro lado, es un anaeróbico ambiente, o totalmente desprovisto de exposición al oxígeno.

En un entorno aeróbico, los microbios utilizan ácidos y enzimas para convertir grandes moléculas de un material en compuestos cada vez más pequeños. A medida que las moléculas se vuelven más pequeñas, los microbios pueden absorber el material y utilizarlo como energía.

El mismo proceso ocurre en condiciones anaeróbicas, pero con subproductos significativamente diferentes: los microbios producen una gran cantidad de metano y dióxido de carbono. Los vertederos con equipos de recuperación de metano pueden capturar el gas y venderlo a las empresas de energía locales; otros simplemente queman el gas para que no contribuya a las emisiones de gases de efecto invernadero.

El agua es aún más importante que el aire. Sin agua, la vida en la Tierra no existiría como la conocemos. El mismo concepto se aplica a los vertederos. Los vertederos con niveles de humedad más altos presentan una biodegradación mucho más rápida, mientras que los de las regiones más secas no son biológicamente activos.

Sin embargo, incluso cuando el agua es abundante, los plásticos impermeables convencionales son como la kriptonita para el ka-pow microbiano. El plástico tiende a resistir y desviar casi todos los intentos de la naturaleza de deconstruirlos. Siga leyendo y verá por qué los plásticos son tan rebeldes y difíciles de romper.

Anuncio

Plásticos de otro mundo

Los plásticos se derivan básicamente del petróleo, que a su vez es el resultado de la materia orgánica descompuesta. Entonces, los microbios deberían tener una verdadera fiesta en forma de plástico, ¿verdad?

No. Los gérmenes suelen convertir la nariz en plástico.

Anuncio

Esto se debe a que durante el proceso de fabricación, el aceite sufre cambios a nivel molecular, desde simples monómeros (unidades químicas individuales) a polímeros, que son unidades mucho más grandes y complejas conectadas por fuertes enlaces químicos. Son impermeables y herméticos y, como tales, son perfectos para fabricar, proteger, enviar y almacenar productos humanos indescriptibles.

Estos tipos de polímeros gigantes no son creados por la madre naturaleza. Son el resultado de las conquistas químicas de la humanidad. Los polímeros vienen en muchas variedades que se llaman acrónimos esotéricos que reflejan su naturaleza antinatural: PE (polietileno), PP (polipropileno) y PS (poliestireno) son solo algunos.

Para el mundo natural, el plástico es un espectáculo de monstruos químicos. Los microbios no están equipados biológicamente para atacarlos y descomponerlos como la materia orgánica.

Como resultado, los microbios pueden tardar cientos de años o más en progresar con esa cuchara de plástico que dejaste caer en el picnic del parque. Realmente no sabemos cuánto tiempo podría durar esta herramienta, tal vez para siempre.

Sin embargo, probablemente haya visto plástico en una playa o campo que parece frágil o deteriorado. No es por biodegradación. En cambio, la luz ultravioleta y el oxígeno son responsables de esta destrucción extremadamente lenta, que a menudo da como resultado piezas de plástico que aún contaminan mucho.

Para que los plásticos se biodegraden realmente, necesitamos usar aditivos que ayuden a los microbios a comenzar a hacer su trabajo. Abre el apetito de estos niños y pueden hacer una destrucción que valga la pena.

Pronto nos acercaremos a los aditivos, pero antes de eso, sigue leyendo para conocer más sobre las causas de la degradación de los plásticos y cómo su desaparición no siempre es natural o limpia.

Anuncio

Biodegradación versus desintegración

Mezcla gránulos de resina plástica tratada con sus propios polímeros y un fabricante puede crear productos que se degraden de acuerdo con un programa específico.

Cortesía de EcoLogic

Los plásticos son una maravilla tecnológica diversa. Y como ocurre con todos los avances tecnológicos, los polímeros necesitan algún tipo de regulación para orientar su uso y eliminación. La Organización Internacional de Normalización (ISO) comenzó definiendo seis tipos de plásticos degradables.

Los primeros cuatro tipos son degradable, fotodegradable, degradable por oxidación Es degradable por hidrólisis. Los plásticos degradables son simplemente plásticos que se degradan de forma mensurable. Los plásticos fotodegradables se degradan con la luz. Los productos degradables oxidables se degradan por oxidación; El óxido es un tipo de oxidación y el mismo tipo de proceso puede ocurrir con los polímeros. Oxodegradable el plástico contiene un aditivo que acelera este proceso de “oxidación”. Y los plásticos hidrolíticamente degradables se descomponen por la interacción entre el polímero y el agua.

Anuncio

Por ejemplo, una bolsa de plástico que se degrada debido a la luz solar o la exposición al oxígeno puede romperse en pequeños pedazos microscópicos, que no son necesariamente inofensivos. Este material particulado residual podría ser absorbido por pequeñas criaturas y ascender en la cadena alimentaria, afectando la química corporal de cada organismo a lo largo del camino, con consecuencias desconocidas.

Los dos últimos tipos de plásticos degradables definidos por ISO son biodegradable Es compostable. Un plástico biodegradable es simplemente un plástico que nuestros amigos microbianos mencionados anteriormente pueden desmontar en agua y dióxido de carbono, pero no necesariamente en un horario bien definido. Los plásticos compostables se degradan a una velocidad similar a otros tipos de materiales compostables y se traducen, una vez más, en agua, dióxido de carbono, humus y compuestos inorgánicos.

Una gran diferencia entre los plásticos compostables y biodegradables es que el primero requiere el calor intenso de una pila de compost o vertederos administrados profesionalmente para pudrirse. Esta distinción es fundamental, ya que entre 10 y 15 mil millones de libras, o el 75% de todo el plástico, termina en los vertederos. [Source: PEC]. Los plásticos verdaderamente biodegradables se descomponen mejor en los vertederos, pero también se degradan en las zanjas de las carreteras.

No es tan malo que los biodegradables acaben en un vertedero en lugar de un centro de reciclaje. En un vertedero, el metano que liberan puede capturarse y quemarse para cubrir nuestras necesidades energéticas. De los 1.200 vertederos operativos en los Estados Unidos, aproximadamente la mitad capturan metano. En 2008, estos proyectos de Landfill Gas Energy (LFG) generaron alrededor de 12 mil millones de kilovatios hora de electricidad en solo un año.

Ahora echemos un vistazo al trabajo sucio de los aditivos plásticos.

Anuncio

Aditivos de biodegradación para plásticos

Estas bolas de plástico contienen aditivos biodegradables.  Los gránulos se pueden fundir y utilizar para fabricar todo tipo de productos plásticos.

Estas bolas de plástico contienen aditivos biodegradables. Los gránulos se pueden fundir y utilizar para fabricar todo tipo de productos plásticos.

Cortesía de Bio-Tech

Los aditivos biodegradables proporcionan a los microbios la influencia química que necesitan para llevar los plásticos al olvido. Aditivos, también llamados iniciadores de degradación, implican una ingeniería química muy compleja que debe equilibrar la utilidad del producto, la seguridad del consumidor y el objetivo final de los plásticos, ya sea reciclado o descomposición.

Estos aditivos son mezclas patentadas (es decir, ultrasecreto) de compuestos orgánicos. Las recetas de aditivos específicos manipulan los microbios de diferentes maneras y las empresas anuncian sus fórmulas como superiores a otras.

Anuncio

Cuando se mezclan con plásticos ordinarios, representan solo alrededor del 0,5-2% de la composición total del producto y, lo que es más importante, no afectan el rendimiento del polímero. En otras palabras, no se irá de vacaciones y volverá a casa dos semanas después en un frasco de jugo de naranja desmenuzado. Tampoco afectan el contenido de un contenedor y no tienen efectos negativos sobre el reciclaje del plástico tradicional.

De hecho, nunca sabrá que el plástico era diferente hasta que llegue al vertedero, que es realmente el único lugar que tiene la combinación correcta de humedad y varios microbios que pueden aprovechar el aditivo en el plástico. Los aditivos también harán su trabajo fuera del vertedero, pero el proceso llevará mucho más tiempo.

El proceso no ocurre de inmediato. Al principio, solo unos pocos microbios se sienten atraídos por el aditivo; estos primeros microbios crean una pequeña grieta en la armadura de plástico. A medida que llegan más y más especies de microbios, sus combinaciones de ácidos y enzimas, junto con el agua, eventualmente les permiten romper grandes polímeros en pedazos cada vez más pequeños.

Pero, ¿qué pasa con los plásticos compostables? Bueno, no se utilizan aditivos con estos llamados bioplásticos (a menudo en ácido poliláctico o PLA). Están hechos de materiales naturales como almidón de maíz o de guisantes o tipos de aceites y grasas vegetales. Además, no todos los bioplásticos están destinados a descomponerse. En cambio, se elaboran con sustancias renovables (como el maíz) por motivos de sostenibilidad. Algunos tipos no se degradan demasiado en los vertederos.

Los bioplásticos y plásticos con aditivos a menudo compiten por una parte del mercado de polímeros. A veces, esta competencia resulta en una pelea extremadamente pública. Sigue leyendo y verás cómo las aguas de la conversación sobre el plástico biodegradable son todo menos plácidas.

Anuncio

El debate sobre los aditivos para la biodegradación

Verá aparecer en el mercado productos cada vez más degradables, a menudo con marcas que indican propiedades biodegradables.

Verá aparecer en el mercado productos cada vez más degradables, a menudo con marcas que indican propiedades biodegradables.

Cortesía de Bio-Tech

El plástico está en todas partes. El plástico es un gran negocio. Muchas organizaciones tienen mucho en juego cuando se trata de políticas y regulaciones de biodegradabilidad. Mucha gente está debatiendo los detalles de si varios plásticos son realmente malos. Y si lo hacen, cuánto tiempo se tarda y qué tipo de subproductos dejan.

Para definir la biodegradabilidad, los gobiernos y las empresas recurren a la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM). ASTM desarrolla estándares de consentimiento voluntario para todo tipo de productos y servicios, tanto en los Estados Unidos como a nivel internacional.

Anuncio

Las normas ASTM de biodegradabilidad todavía están evolucionando y, aunque todavía no es una norma, muchas organizaciones se adhieren al método de prueba ASTM D-5511-11. Esta prueba ayuda a las empresas a determinar la biodegradabilidad de los plásticos en un entorno anaeróbico, como un vertedero.

Dado que la prueba de descomposición requiere tiempo, prueba y error, hay mucho espacio para el desacuerdo sobre lo que significan los resultados de la prueba. Las empresas que producen varios tipos de plásticos biodegradables, plásticos oxodegradables y bioplásticos compostables están presionando para demostrar que su enfoque es superior.

Charles Lancelot, director ejecutivo del Environmental Plastics Council, ha estado trabajando con plásticos durante 40 años. Dice que la política y los juegos de relaciones públicas, especialmente en California, han engañado al público sobre las diferencias entre estos plásticos.

Cita como ejemplo los bioplásticos a base de PLA, a base de almidón de maíz. Los grupos de presión sobre el maíz y la agricultura quieren PLA en más productos, porque eso aumentará la demanda, y quizás el precio, del maíz.

Pero Lancelot dice que los productos PLA no se degradan a menos que sean compostados profesionalmente. Y desde un punto de vista medioambiental, esto los hace menos deseables que los plásticos que en realidad se biodegradan en vertederos y zanjas. También destaca una desventaja de los plásticos oxi-biodegradables; necesitan luz ultravioleta y oxígeno para degradarse y estas variables son raras en un vertedero.

Para calmar la controversia y establecer estándares estrictos de biodegradación, Georgia Tech y la Universidad Estatal de Carolina del Norte están ejecutando simulaciones de vertederos y presentarán sus hallazgos y recomendaciones al gobierno de los Estados Unidos. Las nuevas normas se publicarán en los medios de comunicación y es probable que influyan en la opinión pública sobre varios tipos de plásticos degradables en los próximos años.

La presión pública, junto con métodos más eficientes para fabricar plásticos biodegradables, puede acelerar la aceptación y el uso de estos aditivos en muchos productos. En última instancia, esto podría significar plásticos más respetuosos con el medio ambiente, plásticos que desaparecen por completo, en lugar de durar milenios, como un signo de una civilización que supo cómo fabricar productos maravillosamente duraderos, pero que no pudo encontrar la manera de deshacerse de ellos adecuadamente.

Anuncio

Los plásticos son muchos de nuestros productos más comunes, que son increíblemente duraderos.  El plástico biodegradable puede ayudar a garantizar que sus bisnietos no se caigan en el tenedor que perdió en un picnic en 1998. Vea más fotos de ciencia ecológica.

Los plásticos son muchos de nuestros productos más comunes, que son increíblemente duraderos. El plástico biodegradable puede ayudar a garantizar que sus bisnietos no se caigan en el tenedor que perdió en un picnic en 1998. Vea más fotos científicas verde.

Cortesía de Bio-Tech

Dentro de miles de años, es totalmente posible que las civilizaciones futuras desenterren nuestros restos. Quizás excaven rascacielos en ruinas. Encontrarán nuestros huesos rotos. Y es casi seguro que descubrirán cantidades infinitas de plástico enterrado, desde herramientas hasta juguetes. “¡Mira, parece que es el sable de luz carmesí usado por el gran Lord Vader!”

Vivimos en la era del plástico, donde muchos de nosotros no duramos más de uno o dos minutos sin tocar un producto hecho al menos en parte de este material maleable, fuerte y duradero. Y es esta última característica la que preocupa a muchas personas que están atentas a los recursos y al medio ambiente.

Anuncio

Los plásticos son resistentes: no se degradan mucho en entornos naturales o en vertederos. El reciclaje es una gran opción para reutilizar ciertos tipos de plásticos y cada vez más personas se están convirtiendo en expertos en reciclaje. Sin embargo, solo en los Estados Unidos, solo alrededor del 7% de todos los productos plásticos usados ​​se reciclan; y 28 millones de toneladas (sí, toneladas) van al vertedero cada año [source: EcoLogic].

Para asegurar que los plásticos no se conviertan en contaminantes permanentes, incorporan algunas nuevas tecnologías plásticas. aditivos biodegradables en tu química. Estos aditivos están diseñados para permitir que el plástico se descomponga naturalmente, ya sea en un vertedero o plantado al costado de la carretera por un insecto.

A medida que se degradan, estos plásticos se descomponen en dióxido de carbono, humus o biomasa (un material orgánico básico similar al suelo) y metano. Esta es una gran mejora con respecto a las botellas de detergente y refrescos casi indestructibles que pueden anunciar su presencia a los futuros arqueólogos.

Pero antes de que los aditivos biodegradables puedan ingresar a la mayoría de los productos, hay mucho trabajo por hacer en términos de regulaciones gubernamentales, estándares de reciclaje y relaciones públicas con los consumidores.

En la página siguiente, nos ensuciaremos las manos con una deliciosa descomposición y veremos qué hace que la biodegradación sea tan interesante.

Anuncio