Bolsas de papel más resistentes, reutilizadas repetidamente y luego recicladas para biocombustibles, podrían ser el futuro

19 de abril de 2023

Este artículo ha sido revisado de acuerdo con el proceso editorial y las políticas de Science X. Los editores han destacado los siguientes atributos al tiempo que garantizan la credibilidad del contenido:

comprobado

fuente confiable

corregir

por Jeff Mulhollem, Universidad Estatal de Pensilvania

Mientras el mundo busca formas de reducir el uso de plásticos, como las bolsas de plástico de un solo uso, un estudio novedoso realizado por investigadores de Penn State demuestra un proceso para hacer que las bolsas de papel sean más resistentes, especialmente cuando se mojan, para que sean una alternativa más viable.

El estudio sugiere un proceso para crear bolsas de papel lo suficientemente duraderas como para usarlas varias veces y luego descomponerlas químicamente mediante un tratamiento alcalino para usarlas como fuente para la producción de biocombustibles, según el investigador Daniel Ciolkosz, profesor asociado de investigación de ingeniería agrícola y biológica.

“Cuando termina el uso primario de estos productos de papel, usarlos para fines secundarios los hace más sostenibles”, dijo. "Reciclar y reducir los desechos de papel también ayuda a reducir el total de desechos sólidos destinados a los vertederos. Este es un concepto que creemos que la sociedad debería considerar".

La investigadora principal Jaya Tripathi, quien se graduará de Penn State esta primavera con un doctorado en sistemas biorenovables y aceptó un puesto en el Instituto Conjunto de BioEnergía en California, ideó un proceso innovador en el que la celulosa en papel se torrencia o se tuesta en un horno de oxígeno. -Entorno privado, para aumentar considerablemente su resistencia a la tracción cuando está mojado.

Las bolsas de papel son una alternativa popular a las bolsas de plástico para reducir los impactos ambientales causados ​​por el uso de plásticos, explicó, pero las bolsas de papel tienen una vida útil corta debido a su baja durabilidad, particularmente cuando están mojadas. Y una bolsa de papel debe reutilizarse varias veces para reducir su potencial de calentamiento global por debajo del de la bolsa de polietileno de alta densidad convencional, agregó Tripathi.

"La reutilización se rige principalmente por la resistencia de la bolsa, y es poco probable que una bolsa de papel típica se pueda reutilizar la cantidad de veces requerida debido a su baja durabilidad al humedecerse", dijo. "El uso de procesos químicos costosos para mejorar la resistencia a la humedad disminuye las características ecológicas y rentables del papel para aplicaciones comerciales, por lo que es necesario explorar técnicas no químicas para aumentar la resistencia a la humedad de las bolsas de papel. La torrefacción podría ser la respuesta".

Debido a que la torrefacción disminuyó el rendimiento de glucosa en el papel, luego trató el papel con una solución de hidróxido de sodio, también conocida como lejía o soda cáustica, que aumentó su rendimiento de glucosa, convirtiéndolo en una mejor fuente para la producción de biocombustibles.

En hallazgos publicados recientemente en Resources, Conservation and Recycling, utilizando papel de filtro como medio, los investigadores informaron que la resistencia a la tracción en húmedo del papel aumentó en un 1533 %, 2233 %, 1567 % y 557 % después de la torrefacción durante 40 minutos a 392 grados Fahrenheit, 428 F, 464 F y 500 F, respectivamente.

El rendimiento de glucosa disminuyó con el aumento de la severidad de la torrefacción, pero después de tratar muestras de papel torrefactado con una solución de hidróxido de sodio alcalino, el rendimiento de glucosa aumentó, anotaron los investigadores. Por ejemplo, el rendimiento de glucosa del papel de filtro crudo fue de 955 mg/g de sustrato, mientras que fue de 690 mg/g de sustrato para la misma muestra de papel torrefactada a 392 F. El rendimiento de glucosa aumentó a 808 y 933 mg/g de sustrato. con 1% y 10% de tratamiento alcalino, respectivamente.

La necesidad de un concepto como el que demostraron los investigadores para reemplazar las bolsas de plástico es obvia, señaló Tripathi. Según el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, cada año se producen en todo el mundo 5 billones de bolsas de plástico. Estas bolsas pueden tardar hasta 1000 años en desintegrarse por completo. Los estadounidenses desechan 100 000 millones de bolsas al año, el equivalente a tirar casi 12 millones de barriles de petróleo crudo.

"Al cambiar a bolsas de compras de papel reutilizables y más fuertes, podríamos eliminar gran parte de ese desperdicio", dijo Tripathi. "Las implicaciones de una tecnología como la que demostramos en esta investigación, si se puede perfeccionar, incluido el uso de bolsas desgastadas como sustrato para la producción de biocombustibles, serían enormes".

Al igual que muchos descubrimientos científicos, Tripathi se enteró por accidente de la sinergia de la torrefacción y el tratamiento alcalino para aumentar las capacidades del papel.

"Estaba investigando otra cosa, estudiando cómo la torrefacción afecta la celulosa para el rendimiento de glucosa para su uso como sustrato de biocombustible", dijo. "Pero me di cuenta de que la resistencia del papel aumentaba a medida que torrefactábamos la celulosa. Eso me hizo pensar que probablemente sería bueno para empaquetar, una aplicación completamente diferente".

Más información: Jaya Tripathi et al, Papel torrefactado como material de embalaje y posteriormente como sustrato de bioetanol: Sinergia de torrefacción y tratamiento alcalino para una mayor utilidad, Recursos, Conservación y Reciclaje (2023). DOI: 10.1016/j.resconrec.2023.106882