Repensar, reescribir, redefinir: cómo los plásticos biodegradables están remodelando la sostenibilidad

La visión de la Universidad de California en San Diego es ser una universidad pública centrada en el estudiante, enfocada en la investigación y orientada al servicio. Hay innumerables ejemplos en todo el campus de las formas en que se mantienen estos tres pilares, pero es único encontrar los tres incorporados a la vez. Ahora, un nuevo libro sobre plásticos biodegradables a base de algas muestra la investigación de los estudiantes y el monumental potencial que tiene para cambiar el consumismo a escala global.

Las estadísticas sobre el daño ambiental de los plásticos son contundentes: en 2018, los vertederos de EE. UU. recibieron 27 millones de toneladas de plástico (Agencia de Protección Ambiental de EE. UU.); pueden existir hasta 199 millones de toneladas de plástico en nuestros océanos (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente); y las botellas de plástico y los pañales pueden tardar hasta 450 años en descomponerse (Foro Económico Mundial).

Los investigadores de UC San Diego han pasado muchos años desarrollando una alternativa plástica biodegradable hecha de algas. Este polímero a base de algas ya se ha utilizado para hacer tablas de surf, chanclas y zapatos para caminar. Repensando los poliuretanos de poliéster: materiales renovables, sostenibles, biodegradables y reciclables a base de algas (problemas emergentes en química analítica), publicado por Elsevier, detalla la ciencia básica de la creación de polímeros de base biológica, evaluaciones del ciclo de vida y un análisis tecnoeconómico.

Editado por el profesor de química y bioquímica Robert "Skip" Pomeroy, y escrito en gran parte durante la pandemia, los autores contribuyentes del libro incluyen profesores de UC San Diego, científicos investigadores, becarios posdoctorales, ex alumnos y estudiantes de pregrado y posgrado.

"Los laboratorios de enseñanza académica de UC San Diego están diseñados intencionalmente para fomentar la colaboración entre personas y grupos dedicados que buscan soluciones al creciente mar de plástico que azota nuestros océanos", dijo el canciller Pradeep K. Khosla. "Robert Pomeroy, Michael Burkart y Steven Mayfield han involucrado un conjunto diverso de perspectivas de los estudiantes, la industria y la comunidad en sus esfuerzos por aplicar la innovación y una mentalidad empresarial para proteger los recursos de nuestro planeta. Reflejan el compromiso de nuestro campus de tomar acciones audaces y creativas. para resolver uno de los problemas más desafiantes del mundo".

A pesar de toda la atención que recibe, el reciclaje suele ser prohibitivamente caro e ineficiente. Solo una pequeña fracción de los plásticos se recicla y la mayoría de los nuevos productos de plástico no están hechos de materiales reciclados.

El laboratorio de Pomeroy se especializa en química analítica, que él cree que puede ayudarnos a redefinir términos como "reciclable" y "biodegradable". Un capítulo del libro sobre lavado verde (afirmar que algo es ecológico cuando no lo es) examina más de cerca estas etiquetas.

Señala que el hecho de que un artículo se pueda reciclar no significa que se coloque en el contenedor de reciclaje y, aun así, es posible que no llegue a una planta de reciclaje. Por ejemplo, los cartones de leche recubiertos de plástico son técnicamente reciclables, pero no hay instalaciones en California que los reciclen. Muchas veces, este tipo de artículos "reciclables" simplemente se queman.

Otro ejemplo es usar la palabra "biodegradable". A veces, los fabricantes incluyen una pequeña cantidad de material inerte, como fibra de madera, en un producto de plástico y afirman que es biodegradable. “Todo lo que están haciendo es crear microplásticos”, dijo Pomeroy. "Ahora estamos desafiando las palabras. Estamos desafiando las definiciones. Aquí es donde entra la química analítica. Queremos establecer una forma correcta de hacer esto".

Fundamentalmente, Pomeroy cree que debemos cambiar la forma en que pensamos sobre los plásticos, incluidos los plásticos de un solo uso, como pajitas y suministros médicos. Si bien las pajitas de papel se desintegran demasiado rápido, a menudo a mitad de la bebida, las hechas de polímeros de algas mantendrán su integridad estructural el tiempo suficiente para ser útiles, pero luego se biodegradan en una fracción del tiempo que una pajita de plástico.

"Necesitamos ser más cuidadosos acerca de hacer que la vida útil del producto coincida con la vida útil de su uso", afirmó Pomeroy.

Pomeroy quería que el libro fuera relevante y mostrara la ciencia, pero también que fuera algo legible sin hablar por encima de la cabeza de las personas o hablarles con desprecio. Está destinado a ser un recurso para los profesionales de la industria involucrados en las ventas, la comercialización o la fabricación de productos de poliuretano; aquellos en roles regulatorios que desean comprender las ventajas de los materiales de base biológica; y aquellos involucrados en la investigación de materiales de base biológica, incluidos estudiantes de química ambiental, ingeniería y ciencia de los materiales.

Pomeroy encontró estudiantes entusiastas de todas las disciplinas para trabajar en su laboratorio y contribuir a escribir capítulos. "Algunos estudiantes son de química, algunos son ingenieros químicos, algunos son estadísticos, algunos son biólogos", afirmó. "Vienen de muchos lugares diferentes. A veces, las mejores oportunidades de investigación no están en su departamento".

Uno de los estudiantes fue Anton Samoylov, quien se graduó en 2021 con una licenciatura en ingeniería química y comenzó a trabajar en el laboratorio de Pomeroy como estudiante de primer año. Aunque no era un estudiante de química, durante una visita al laboratorio del Día de Tritón, Samoylov se sintió atraído cuando Pomeroy discutió con entusiasmo su trabajo en el desarrollo de tablas de surf de algas y el potencial de las algas como biocombustible y plástico renovable.

Como estudiante universitario, Samoylov trabajó en el libro con dos mentores, los académicos posdoctorales An Phung y Bhausaheb Rajput, a quienes ya conocía por haber trabajado juntos en la creación de sistemas de flujo de microfluidos para la síntesis de precursores de poliuretano.

Ahora, un estudiante de posgrado en la Universidad de Arizona, estudiando ingeniería química y ambiental, Samoylov dijo: "Tener pequeños grupos de autores para cada capítulo fue excelente porque tuve la capacidad de involucrarme profundamente en el proceso de escritura. Debido al trabajo que hicimos juntos , Me sentí cómodo y orgulloso de tomar posesión de ese capítulo del libro. El laboratorio de Skip definitivamente me brindó oportunidades únicas".

"¿Por qué vienen los estudiantes a UC San Diego? ¿Es para sentarse en una sala de conferencias con otros 300 estudiantes o porque existe la oportunidad de participar en la vida de la universidad?" preguntó Pomeroy.

"Todos los que trabajaron en este libro adquirieron experiencia práctica en el laboratorio, publicaron trabajos de investigación e interactuaron con nuestra nueva empresa, Algenesis. Creo que es un gran valor agregado que muchas otras universidades no pueden brindar".

También fue importante que los estudiantes vieran cómo era la vida de un investigador de la facultad. "Tenemos trabajos envidiables, pero trabajamos duro. Y trabajamos duro porque nos apasiona", afirmó Pomeroy. "Quiero que nuestros estudiantes vean que esta es nuestra vida, pero también podría ser su vida. Si se esfuerzan, pueden ser líderes en su campo".

Un líder emergente es Miheer Modi, quien obtuvo su licenciatura y maestría en química de UC San Diego, y ahora es investigador asociado en Scripps Research. Al trabajar en el libro, Modi aprendió a filtrar grandes cantidades de información, ver un proyecto hasta su finalización y controlar su ritmo para lograr objetivos a largo plazo, características que han resultado útiles en su puesto actual.

"Tengo un gran respeto y admiración por la perspicacia del Dr. Pomeroy", dijo Modi. "Su laboratorio me brindó ese espacio seguro y la oportunidad donde pude explorar y desarrollar mi pasión por la química analítica, que ahora me ha llevado a un trabajo que disfruto mucho".

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