Investigadores desarrollan pajitas de papel 100 % biodegradables que no se empaparán

1 de febrero de 2023

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por el Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología

Las pajitas de papel que están disponibles actualmente no están hechas exclusivamente de papel. Los popotes hechos 100% con papel se vuelven demasiado empapados cuando entran en contacto con líquidos y no pueden funcionar como popotes. En consecuencia, sus superficies deben estar recubiertas.

Los materiales de recubrimiento que se usan con más frecuencia para las pajitas de papel son el polietileno (PE) o la resina acrílica, los mismos materiales que se usan para fabricar bolsas de plástico y adhesivos. Los vasos de papel también están recubiertos con los mismos materiales que las pajitas de papel. Una gran cantidad de estudios previos han informado que el recubrimiento de polietileno en vasos de papel desechados puede desintegrarse en pequeñas partículas sin descomponerse por completo y convertirse en microplásticos. Además, estos productos de papel están hechos con papel y plástico (dos materiales muy diferentes) y, por lo tanto, es difícil reciclarlos.

Las pajillas de papel convencionales son inconvenientes de usar. Tras un contacto prolongado con un líquido, se vuelven empapados. Y cuando estas pajitas se utilizan para beber bebidas carbonatadas, se forman muchas burbujas debido a las propiedades de su superficie. Actualmente, las pajitas de ácido poliláctico (PLA) y las pajitas de arroz están disponibles en el mercado como alternativas a las pajitas de papel. Sin embargo, las pajitas de PLA, también conocidas como pajitas de plástico de maíz, no se descomponen bien en el océano. Si bien las pajas de arroz se descomponen bien en el medio ambiente, tienen desventajas, incluidos precios más altos debido a las dificultades en su producción en masa y sus secciones transversales afiladas.

El equipo de investigación conjunto del Dr. Oh Dongyeop y el Dr. Kwak Hojung de KRICT y el profesor Park Jeyoung de la Universidad de Sogang han desarrollado popotes de papel ecológicos que son 100 % biodegradables, funcionan mejor que los popotes de papel convencionales y se pueden producir fácilmente en masa . La investigación se publica en la revista Advanced Science.

Utilizando su tecnología, el equipo de investigación sintetizó un plástico biodegradable muy conocido, el succinato de polibutileno (PBS), añadiendo una pequeña cantidad de nanocristales de celulosa para crear un material de recubrimiento. Los nanocristales de celulosa agregados son del mismo material que el componente principal del papel, y esto permite que el plástico biodegradable se adhiera firmemente a la superficie del papel durante el proceso de recubrimiento.

Las pajitas de papel convencionales no incorporan un material que adhiera fuertemente el revestimiento de plástico a la superficie de las pajitas. Por lo tanto, las superficies de las pajuelas no están recubiertas uniformemente con plástico, lo que impide su uso. Las limitaciones más significativas que esto crea son que las pajitas se empaparon cuando un líquido toca la parte no recubierta y se forman muchas burbujas cuando las pajitas de papel se dejan en las bebidas carbonatadas. Esto se debe a que la parte sin recubrir se combina fácilmente con el agua, mientras que la parte de plástico recubierta tiene la propiedad de repeler el agua, haciendo que la bebida carbonatada entre en contacto con la superficie irregular de las pajitas de papel.

Estas limitaciones se superan con las nuevas pajitas de papel desarrolladas por nuestro equipo de investigación; no se humedecen fácilmente ni provocan la formación de burbujas en las bebidas carbonatadas porque el material de recubrimiento cubre uniforme y fuertemente la superficie de las pajitas. Además, el material de recubrimiento está hecho de papel y plástico biodegradable y, por lo tanto, se descompondrá y degradará por completo.

El equipo de investigación descubrió que estas pajitas de papel ecológicas mantienen su integridad física tanto en bebidas frías como en bebidas calientes. El equipo también descubrió que las pajitas no se empapaban cuando se usaban para remover diversas bebidas como agua, té, bebidas carbonatadas, leche y otras bebidas que contenían lípidos, o tras un contacto prolongado con líquidos. Se comparó el grado de empapado de las pajitas de papel nuevas y las pajitas de papel convencionales. La pajita de papel convencional se dobló gravemente cuando se suspendió un peso de aproximadamente 25 g después de sumergir la pajita en agua fría a 5 °C durante 1 min. Por el contrario, la pajita de papel nueva no se dobló tanto incluso cuando el peso superaba los 50 g en las mismas condiciones.

Las pajitas recién desarrolladas se descomponen bien, incluso en el océano. En general, el papel o el plástico se descompone mucho más lentamente en el océano que en el suelo debido a la baja temperatura y la alta salinidad del océano, que impiden el crecimiento de microbios. El equipo de investigación realizó una prueba de descomposición en un entorno marino sumergiendo las muestras de paja a una profundidad de 1,5 a 2 m en la costa cerca de Pohang, Corea del Sur.

Las pajillas de plástico regulares y las pajillas de plástico de maíz no se descompusieron después de 120 días. Las pajillas de papel convencionales conservaron su forma y perdieron solo el 5% de su peso total. Por el contrario, las pajitas desarrolladas por el equipo de investigación perdieron más del 50 % de su peso después de 60 días y se descompusieron por completo después de 120 días.

"Esta tecnología es solo un pequeño paso hacia la dirección que debemos tomar en esta era del plástico. Convertir una pajilla de plástico que usamos a menudo en una pajilla de papel no tendrá un impacto inmediato en nuestro medio ambiente, pero la diferencia será profunda con el tiempo. Si cambiar gradualmente del uso de productos de plástico desechables convenientes a varios productos ecológicos, nuestro entorno futuro será mucho más seguro de lo que nos preocupa ahora", dijo el investigador principal, el Dr. Oh Dongyeop.

Más información: Hojung Kwak et al, Pajitas de papel compuesto de nanocelulosa de poliéster, biodegradables, resistentes al agua, antiefervescentes, ciencia avanzada (2022). DOI: 10.1002/advs.202205554

Información del diario:ciencia avanzada

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