Cómo los plásticos pueden ayudar sorprendentemente a combatir el cambio climático

¿Qué tienen en común su automóvil, teléfono, botella de refrescos y zapatos? Todos ellos están hechos en gran parte de petróleo. Este recurso no renovable se procesa en un conjunto versátil de productos químicos llamados polímeros, o más comúnmente, plásticos. Más de 5 mil millones de galones de petróleo cada año se convierten en plásticos solo.

Los polímeros están detrás de muchos inventos importantes de las últimas décadas, como la impresión 3D. Los llamados “plásticos de ingeniería”, utilizados en aplicaciones que van desde la automoción hasta la construcción y los muebles, tienen propiedades superiores e incluso pueden ayudar a resolver problemas ambientales. Por ejemplo, gracias a los plásticos de ingeniería, los vehículos ahora son más livianos, por lo que obtienen mejores millas de combustible. Pero a medida que aumenta el número de usos, también lo hace la demanda de plásticos. El mundo ya produce más de 300 millones de toneladas de plástico cada año. El número podría ser seis veces mayor que en 2050.

Los petro-plásticos no son tan malos, pero son una oportunidad perdida. Afortunadamente, hay una alternativa. El cambio de polímeros derivados del petróleo a polímeros que tienen una base biológica podría reducir las emisiones de carbono en cientos de millones de toneladas cada año. Los polímeros de origen biológico no solo son renovables y más respetuosos con el medio ambiente para producir, sino que también pueden tener un efecto beneficioso para el cambio climático al actuar como sumideros de carbono. Pero no todos los biopolímeros son creados iguales.

Bio-polímeros degradables

Es posible que haya encontrado "bioplásticos" antes, como utensilios desechables en particular: estos plásticos se derivan de las plantas en lugar del aceite. Dichos biopolímeros se fabrican alimentando azúcares, la mayoría de las veces de caña de azúcar, remolacha azucarera o maíz, a microorganismos que producen moléculas precursoras que pueden purificarse y unirse químicamente para formar polímeros con diversas propiedades.

Los plásticos derivados de plantas son mejores para el medio ambiente por dos razones. Primero, hay una reducción dramática en la energía requerida para fabricar plásticos basados ​​en plantas, hasta en un 80 por ciento. Si bien cada tonelada de plástico derivado del petróleo genera de dos a tres toneladas de CO₂, esto puede reducirse a alrededor de 0.5 toneladas de CO₂ por tonelada de biopolímero, y los procesos solo están mejorando.

En segundo lugar, los plásticos de origen vegetal pueden ser biodegradables, por lo que no se acumulan en vertederos.

Si bien es ideal para biodegradar los desechables, como las horquillas de plástico, a veces es importante una vida útil más larga: probablemente no querrá que el tablero de su automóvil se convierta lentamente en un montón de hongos con el tiempo. Muchas otras aplicaciones requieren el mismo tipo de resiliencia, como materiales de construcción, dispositivos médicos y electrodomésticos. Los biopolímeros biodegradables tampoco son reciclables, lo que significa que es necesario cultivar y procesar continuamente más plantas para satisfacer la demanda.

Bio-polímeros como almacenamiento de carbono

Los plásticos, sin importar la fuente, están hechos principalmente de carbono, alrededor del 80 por ciento en peso. Si bien los plásticos derivados del petróleo no liberan CO₂ de la misma manera que lo hace la quema de combustibles fósiles, tampoco ayudan a secuestrar el exceso de este contaminante gaseoso: el carbono del aceite líquido simplemente se convierte en plásticos sólidos.

Los biopolímeros, por otro lado, se derivan de las plantas, que utilizan la fotosíntesis para convertir el CO₂, el agua y la luz solar en azúcares. Cuando estas moléculas de azúcar se convierten en biopolímeros, el carbono se retiene de la atmósfera de manera efectiva, siempre y cuando no estén biodegradados o incinerados. Incluso si los biopolímeros terminan en un relleno sanitario, seguirán desempeñando este papel de almacenamiento de carbono.

El CO₂ es solo alrededor del 28 por ciento de carbono en peso, por lo que los polímeros constituyen un enorme reservorio en el que se almacena este gas de efecto invernadero. Si el suministro anual mundial actual de alrededor de 300 millones de toneladas de polímeros no fueran biodegradables y de base biológica, esto equivaldría a una gigatón (mil millones de toneladas) de CO₂ secuestrado, aproximadamente el 2,8 por ciento de las emisiones globales actuales. En un informe reciente, el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático describió la captura, el almacenamiento y la reutilización del carbono como una estrategia clave para mitigar el cambio climático; los polímeros de base biológica podrían hacer una contribución clave, hasta el 20 por ciento de la eliminación de CO₂ requerida para limitar el calentamiento global a 1.5 grados centígrados.

El mercado de biopolímeros no degradables.

Las estrategias actuales de secuestro de carbono, incluido el almacenamiento geológico que bombea CO₂ agotan la agricultura subterránea o regenerativa que almacena más carbono en el suelo, se basan en gran medida en la política para impulsar los resultados deseados.

Si bien estos son mecanismos críticos para la mitigación del cambio climático, el secuestro de carbono en forma de biopolímeros tiene el potencial de aprovechar un motor diferente: el dinero.

La competencia basada solo en el precio ha sido un desafío para los biopolímeros, pero los éxitos iniciales muestran un camino hacia una mayor penetración. Un aspecto interesante es la capacidad de acceder a nuevos productos químicos que no se encuentran actualmente en los polímeros derivados del petróleo.

Considere la posibilidad de reciclaje. Pocos polímeros tradicionales son verdaderamente reciclables. En realidad, estos materiales a menudo se reciclan, lo que significa que son adecuados solo para aplicaciones de bajo valor, como los materiales de construcción. Sin embargo, gracias a las herramientas de ingeniería genética y enzimática, propiedades como la reciclabilidad completa, que permite que el material se use repetidamente para la misma aplicación, pueden diseñarse en biopolímeros desde el principio.

Los biopolímeros actuales se basan principalmente en productos de fermentación natural de ciertas especies de bacterias, como la producción de Lactobacillus de ácido láctico, el mismo producto que proporciona la acidez en las cervezas ácidas. Si bien estos constituyen un buen primer paso, las investigaciones emergentes sugieren que la verdadera versatilidad de los biopolímeros se desatará en los próximos años. Gracias a la moderna capacidad para diseñar proteínas y modificar el ADN, el diseño personalizado de los precursores de bio-polímeros está ahora al alcance. Con él, un mundo de nuevos polímeros se vuelve posible: materiales en los que el CO₂ de hoy residirá en una forma más útil y valiosa.

Para que este sueño se haga realidad, se necesita más investigación. Si bien aquí se encuentran ejemplos tempranos, como la Coca-Cola PlantBottle parcialmente bio-basada, la bioingeniería requerida para lograr muchos de los biopolímeros nuevos más prometedores todavía está en la etapa de investigación, como una alternativa renovable a la fibra de carbono que podría usarse En todo, desde bicicletas hasta palas de aerogeneradores.

Las políticas gubernamentales que apoyan el secuestro de carbono también ayudarían a impulsar la adopción. Con este tipo de apoyo, el uso significativo de biopolímeros como almacenamiento de carbono es posible en los próximos cinco años, una línea de tiempo con el potencial de hacer una contribución significativa para ayudar a resolver la crisis climática.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation por Joseph Rollin y Jenna E. Gallegos. Lee el artículo original aquí.