Un nuevo sistema que utiliza dióxido de carbono para producir plásticos biodegradables, o bioplásticos, podría sustituir a los plásticos no degradables que se usan hoy, afirman los investigadores.
El uso de CO2 en el proceso ayuda a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, afirman.
El estudio demostró el modelo para la «biofabricación descarbonizada» que podría transformar nuestro sector manufacturero.
Un nuevo sistema que utiliza dióxido de carbono para producir plásticos biodegradables, o bioplásticos, podría sustituir a los plásticos no degradables que se usan hoy, afirman los investigadores.
La investigación aborda dos desafíos: la acumulación de plásticos no degradables y la mitigación de las emisiones de gases de efecto invernadero.
Los plásticos derivados del petróleo no se degradan con facilidad y generan un problema masivo en los ecosistemas y, en última instancia, en los océanos, afirma Susie Dai, profesora asociada del departamento de patología vegetal y microbiología de la Universidad A&M de Texas.
Para abordar estos problemas, los investigadores y sus equipos trabajaron durante casi dos años para desarrollar un sistema integrado que utiliza CO2 como materia prima para que las bacterias crezcan en una solución nutritiva y produzcan bioplásticos.
«El dióxido de carbono se ha utilizado junto con bacterias para producir muchos productos químicos, incluidos los bioplásticos, pero este diseño produce un flujo muy eficiente y fluido a través de nuestro conducto de dióxido de carbono a bioplásticos», afirma Dai.
«En teoría, es algo parecido a un tren con unidades conectadas entre sí», afirma. «La primera unidad utiliza electricidad para convertir el dióxido de carbono en etanol y otras moléculas de dos carbonos, un proceso denominado electrocatálisis. En la segunda unidad, las bacterias consumen el etanol y las moléculas de carbono para convertirse en una máquina que produce bioplásticos, que son distintos de los polímeros plásticos derivados del petróleo, más difíciles de degradar».
El uso de CO2 en el proceso también podría ayudar a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Muchos procesos de fabricación emiten CO2 como subproducto.
«Si podemos capturar el dióxido de carbono residual, reducimos las emisiones de gases de efecto invernadero y podemos utilizarlo como materia prima para producir algo», afirma Dai. «Esta nueva plataforma tiene un gran potencial para abordar los desafíos de sostenibilidad y transformar el diseño futuro de la reducción del dióxido de carbono».
La principal ventaja de la nueva plataforma es una velocidad de reacción mucho mayor que la fotosíntesis y una mayor eficiencia energética.
«Estamos ampliando la capacidad de esta plataforma a amplias áreas de productos, como combustibles, productos químicos básicos y diversos materiales», afirma Dai. «El estudio demostró el modelo para la «biofabricación descarbonizada» que podría transformar nuestro sector manufacturero».
Los bioplásticos son actualmente más caros que los plásticos derivados del petróleo, afirma Dai. Pero si la tecnología tiene el éxito suficiente como para producir bioplásticos a escala económica, las industrias podrían sustituir los tradicionales productos de plástico por otros con menos efectos negativos para el medio ambiente. Además, mitigar las emisiones de CO2 de sectores energéticos, como las instalaciones de gas y electricidad, también supondría un beneficio.
«Esta innovación abre la puerta a nuevos productos si la bacteria se diseña para consumir moléculas derivadas del dióxido de carbono y producir los productos deseados», afirma Dai. «Una de las ventajas de este diseño es que las condiciones en las que crecen las bacterias son suaves y adaptables a condiciones de escala industrial».
El estudio se ha publicado en la revista Chem. Investigadores adicionales de la Universidad A&M de Texas y de la Universidad de Washington en St. Louis contribuyeron al trabajo. El sistema de la Universidad A&M de Texas ha presentado una solicitud de patente para el sistema integrado.
