Los plásticos sintéticos han hecho que muchos aspectos de la vida moderna sean más baratos, seguros y cómodos. Sin embargo, no hemos logrado averiguar cómo deshacernos de ellos después de usarlos.
A diferencia de otros tipos de residuos, como los alimentos y el papel, la mayoría de los plásticos sintéticos no pueden ser degradados fácilmente por microorganismos vivos ni mediante procesos químicos. Como resultado, una creciente crisis de residuos plásticos amenaza la salud de nuestro planeta. Esta crisis se materializa en el Gran Mancha de Basura del Pacífico – una zona masiva de basura plástica flotante, tres veces el tamaño de Francia, que se extiende entre California y Hawái. Los científicos han calculado que, si las tendencias actuales continúan, la masa de plásticos en el océano igualará la masa de peces en 2050. La fabricación de plásticos a partir de petróleo también aumenta los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera, lo que contribuye al cambio climático.
Gran parte de mi trabajo se ha dedicado a encontrar formas sostenibles de fabricar y descomponer plásticos. Mi laboratorio y otros están logrando avances en ambos frentes. Pero estas nuevas alternativas deben competir con los plásticos sintéticos, que cuentan con infraestructuras consolidadas y procesos optimizados. Sin políticas gubernamentales de apoyo, las alternativas innovadoras a los plásticos tendrán dificultades para superar el llamado “valle de la muerte” que separa el laboratorio del mercado.
De la madera y la seda al nailon y el plexiglás
Todos los plásticos están formados por polímeros – moléculas grandes que contienen muchas unidades pequeñas, o monómeros, unidas entre sí para formar largas cadenas, de forma similar a un collar de cuentas. La estructura química de las cuentas y los enlaces que las unen determina las propiedades de los polímeros. Algunos polímeros forman materiales duros y resistentes, como el vidrio y las resinas epoxi. Otros, como el caucho, pueden doblarse y estirarse.
Durante siglos, los seres humanos han fabricado productos con polímeros de origen natural, como la seda, el algodón, la madera y la lana. Tras su uso, estos plásticos naturales se degradan fácilmente por acción de microorganismos.
Los polímeros sintéticos derivados del petróleo se desarrollaron a partir de la década de 1930, cuando se necesitaban con urgencia nuevas innovaciones en materiales para apoyar a las tropas aliadas en la Segunda Guerra Mundial. Por ejemplo, el nailon, inventado en 1935, sustituyó a la seda en los paracaídas y otros equipos. Y el poli(metacrilato de metilo), conocido como Plexiglás, reemplazó al vidrio en las ventanillas de los aviones. En aquella época apenas se consideraba si estos materiales podrían reutilizarse o cómo hacerlo.
Los plásticos sintéticos modernos pueden agruparse en dos familias principales: los termoplásticos, que se ablandan al calentarse y vuelven a endurecerse al enfriarse, y los termoestables, que nunca se ablandan una vez moldeados. Algunos de los polímeros sintéticos de gran volumen más comunes incluyen el polietileno, utilizado para fabricar envolturas de película y bolsas de plástico; el polipropileno, utilizado para formar envases reutilizables y embalajes; y el tereftalato de polietileno, o PET, utilizado en prendas de vestir, alfombras y botellas transparentes de bebidas.
Retos del reciclaje
Hoy en día solo alrededor del 10 por ciento de los plásticos desechados en Estados Unidos se recicla. Los procesadores necesitan un flujo de entrada de plástico no contaminado o puro, pero los residuos plásticos suelen contener impurezas, como restos de alimentos.
Los lotes de productos plásticos desechados también pueden incluir varios tipos de resina y, a menudo, no son uniformes en color, forma, transparencia, peso, densidad o tamaño. Esto dificulta que las plantas de reciclaje los clasifiquen por tipo.
Fundir y volver a conformar residuos plásticos mezclados crea materiales reciclados con un rendimiento inferior al del material virgen. Por esta razón, muchas personas se refieren al reciclaje de plásticos como “infrarreciclaje.”
Como saben la mayoría de los consumidores, muchos productos de plástico llevan estampado un código que indica el tipo de resina con el que están fabricados, numerado del uno al siete, dentro de un triángulo formado por tres flechas. Estos códigos se desarrollaron en la década de 1980 por la Sociedad de la Industria del Plástico, y tienen como objetivo indicar si estos productos pueden reciclarse y cómo hacerlo.
Sin embargo, estos logotipos son muy engañosos, ya que sugieren que todos estos productos pueden reciclarse un número infinito de veces. De hecho, según la Agencia de Protección Ambiental, las tasas de reciclaje en 2015 oscilaron entre un máximo del 31 por ciento para el PET (código SPI 1) y un 10 por ciento para el polietileno de alta densidad (código SPI 2), y, como mucho, un pequeño porcentaje para los demás grupos.
En mi opinión, con el tiempo se debería exigir que los plásticos de un solo uso sean biodegradables. Para que esto funcione, los hogares deberían disponer de contenedores de biorresiduos para recoger alimentos, papel y residuos de polímeros biodegradables destinados al compostaje. Alemania cuenta con un sistema de este tipo, y San Francisco composta los residuos orgánicos de hogares y empresas.
Diseño de polímeros más ecológicos
Dado que los plásticos modernos tienen muchos tipos y usos, se necesitan múltiples estrategias para sustituirlos o hacerlos más sostenibles. Un objetivo es fabricar polímeros a partir de fuentes de carbono de base biológica en lugar de petróleo. La opción más fácil de implementar es convertir el carbono de las paredes celulares vegetales (lignocelulósicos) en monómeros.
Como ejemplo, mi laboratorio ha desarrollado un catalizador de levadura que transforma aceites de origen vegetal y los convierte en un poliéster que tiene propiedades similares al polietileno. Pero, a diferencia de un plástico de base petroquímica, puede ser degradado completamente por microorganismos en sistemas de compostaje.
También es imprescindible desarrollar nuevas rutas rentables para descomponer los plásticos en productos químicos de alto valor que puedan reutilizarse. Esto podría implicar el uso de catalizadores biológicos y químicos. Un ejemplo interesante es una bacteria intestinal de los gusanos de la harina que puede digerir el poliestireno, convirtiéndolo en dióxido de carbono.
Otros científicos están desarrollando vitrímeros de alto rendimiento, un tipo de plástico termoestable en el que los enlaces que entrecruzan las cadenas pueden formarse y romperse, en función de condiciones integradas, como la temperatura o el pH. Estos vitrímeros pueden utilizarse para fabricar productos moldeados y resistentes que, al final de su vida útil, pueden convertirse en materiales fluidos y volver a conformarse en nuevos productos.
Optimizar los plásticos sintéticos requirió años de investigación, desarrollo y comercialización. Nuevos polímeros ecológicos, como el ácido poliláctico, acaban de empezar a entrar en el mercado, principalmente en bolsas de compost, envases para alimentos, vasos y vajilla desechable. Los fabricantes necesitan apoyo mientras trabajan para reducir costes y mejorar el rendimiento. También es fundamental vincular los esfuerzos académicos e industriales, para que los nuevos descubrimientos puedan comercializarse más rápidamente.
Hoy en día, la Unión Europea y Canadá ofrecen mucho más apoyo gubernamental al descubrimiento y desarrollo de plásticos de base biológica y sostenibles que Estados Unidos. Esto debe cambiar si Estados Unidos quiere competir en la revolución de los polímeros sostenibles.
