Crean un “plástico vivo” con esporas bacterianas que se autodestruye al tirarlo a la basura

Este componente es común en productos como calzado, carcasas de móviles o piezas de coches. Sin embargo, en la actualidad no existe un flujo de reciclaje para los poliuretanos y la mayoría termina como residuo en vertederos o se filtra al medio ambiente al final de su vida útil.

“Las esporas que hemos utilizado fueron seleccionadas y diseñadas específicamente para el TPU. Sin embargo, la técnica de extrusión para fundirlo y moldearlo es versátil y puede utilizarse para procesar muchos otros polímeros. Esto significa que, si podemos fabricar esporas que funcionen para otros plásticos, nuestro método puede aplicarse a más materiales”, dice a SINC Han Sol Kim, científico de la Universidad de California en San Diego (EE.UU.) y coautor del estudio que publica la revista Nature Communications.

“La técnica de extrusión para incluir las esporas en los plásticos consiste en fundir polímeros en estado líquido mediante la aplicación de calor y cizallamiento [fuerzas paralelas en sentido contrario] para facilitar la mezcla de diversos aditivos que mejoran sus propiedades. Añadimos esporas como ‘aditivo biofuncional’ al TPU fundido”, añade el científico.

Inactivas hasta tener humedad y nutrientes

A diferencia de las esporas de hongos, que cumplen una función reproductiva, las esporas bacterianas tienen un escudo proteico protector que permite a las bacterias sobrevivir en estado vegetativo.

“Pueden permanecer latentes durante muchos años hasta que se exponen a entornos favorables que les permiten prosperar. Por ejemplo, la humedad y los nutrientes del suelo son buenos desencadenantes de la germinación de las esporas. Esto significa que es probable que estas permanezcan inactivas hasta que detecten estas características del suelo, que son escasos durante la vida útil del plástico”, explica Sol Kim.

Para evaluar la biodegradabilidad del material, pusieron las tiras en entornos con abono tanto con microbios activos como estériles. Las instalaciones de compost se mantuvieron a 37 grados centígrados con una humedad relativa que oscilaba entre el 44 y el 55%. El agua y otros nutrientes del compost provocaron la germinación de las esporas dentro de las tiras de plástico, que alcanzaron una degradación del 90% en cinco meses.

“Los plásticos biodegradables suelen debilitar las propiedades mecánicas de los polímeros, lo que limita sus aplicaciones y su vida útil. No obstante, el TPU utilizado en esta investigación es un elastómero especial con una solidez excepcional. Añadiendo esporas como bioaditivo, mejoramos aún más su firmeza a la vez que facilitamos su degradación”, asegura el experto.

“Ambas propiedades mejoran enormemente simplemente añadiendo las esporas”, señala Jon Pokorski, profesor de nanoingeniería en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego y codirector del Centro de Ingeniería y Ciencia de Investigación de Materiales (MRSEC). “Esto es fantástico porque la adición de esporas lleva las propiedades mecánicas más allá de las limitaciones conocidas, donde antes existía un equilibrio entre resistencia a la tracción y capacidad de estiramiento”.

Por su parte, Sol Kim no prevé ningún obstáculo importante para ampliar la producción de plásticos con esporas: “La extrusión es una técnica de procesamiento de polímeros muy utilizada en la industria, y las esporas ya se comercializan como suplementos probióticos comestibles. Dado que menos del 1% de adición de esporas es suficiente para desarrollar TPU resistentes y degradables, el coste de producción no sería muy superior al del tradicional”.