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Planta a partir de plásticos: los polímeros de base biológica se pueden transformar en fertilizante

Fecha :
28 de octubre de 2021
Fuente :
Instituto de Tecnología de Tokio
Resumen :
Los bioplásticos se pueden reciclar químicamente en fertilizantes ricos en nitrógeno de una manera fácil y respetuosa con el medio ambiente, como se demostró recientemente. Sus hallazgos allanan el camino hacia sistemas circulares sostenibles que abordan simultáneamente problemas como la contaminación plástica, el agotamiento de los recursos petroquímicos y el hambre en el mundo.
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HISTORIA COMPLETA

Los plásticos han tomado al mundo por asalto durante el último siglo, encontrando aplicaciones en prácticamente todos los aspectos de nuestras vidas. Sin embargo, el aumento de estos polímeros sintéticos, que forman la base de los plásticos, ha contribuido a muchos problemas ambientales graves. Lo peorde estos es el uso excesivo de compuestos petroquímicos y la eliminación de materiales no biodegradables sin reciclar; solo se recicla el 14% de todos los desechos plásticos, lo que apenas soluciona el problema.

Para resolver el enigma del plástico, necesitamos desarrollar sistemas "circulares", en los que los materiales de origen utilizados para producir los plásticos completen el círculo después de la eliminación y el reciclaje. En el Instituto de Tecnología de Tokio, un equipo de científicos dirigido por el profesor asistente DaisukeAoki y el profesor Hideyuki Otsuka son pioneros en un concepto novedoso. En su nuevo proceso ecológico, los plásticos producidos a partir de biomasa bioplásticos se reciclan químicamente para convertirlos en fertilizantes. Este estudio se publicará en Química verde , una revista de la Royal Society of Chemistry que se centra en la investigación innovadora sobre tecnologías sostenibles y ecológicas.

El equipo se centró en el poli carbonato de isosorbida, o "PIC", un tipo de policarbonato de base biológica que ha atraído mucha atención como alternativa a los policarbonatos a base de petróleo. El PIC se produce utilizando un material no tóxico derivado de la glucosallamada isosorbida ISB como monómero. La parte interesante es que los enlaces de carbonato que se unen a las unidades ISB se pueden cortar usando amoníaco NH 3 en un proceso conocido como 'ammonólisis'.El proceso produce urea, una molécula rica en nitrógeno que se usa ampliamente como fertilizante.Si bien esta reacción química no era un secreto para la ciencia, pocos estudios sobre la degradación de polímeros se han centrado en los usos potenciales de todos los productos de degradación en lugar de solo los monómeros.

En primer lugar, los científicos investigaron qué tan bien se podía realizar la amonólisis completa del PIC en agua en condiciones suaves 30 ° C y presión atmosférica. El motivo de esta decisión fue evitar el uso de disolventes orgánicos y cantidades excesivas de energía.El equipo analizó cuidadosamente todos los productos de reacción a través de varios medios, incluida la espectroscopia de resonancia magnética nuclear, la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier y la cromatografía de permeación en gel.

Aunque lograron producir urea de esta manera, la degradación de PIC no fue completa incluso después de 24 horas, con muchos derivados de ISB todavía presentes. Por lo tanto, los investigadores intentaron aumentar la temperatura y encontraron que la degradación completa se podía lograr en aproximadamente seishoras a 90 ° C! El Dr. Aoki destaca los beneficios de este enfoque, "La reacción se produce sin ningún catalizador, lo que demuestra que la amonólisis de PIC se puede realizar fácilmente utilizando amoníaco acuoso y calentamiento. Por lo tanto, este procedimiento es operativamente simple y respetuoso con el medio ambientedesde el punto de vista del reciclaje químico. "

Finalmente, como prueba de concepto de que todos los productos de degradación PIC pueden usarse directamente como fertilizante, el equipo realizó experimentos de crecimiento de plantas con Arabidopsis thaliana , un organismo modelo. Descubrieron que las plantas tratadas con todos los productos de degradación del PIC crecían mejor que las plantas tratadas solo con urea.

Los resultados generales de este estudio muestran la viabilidad de desarrollar sistemas de fertilizantes a partir de plásticos. Los sistemas no solo pueden ayudar a combatir la contaminación y el agotamiento de los recursos, sino también contribuir a satisfacer la creciente demanda mundial de alimentos. El Dr. Aoki concluye con una altatenga en cuenta: "Estamos convencidos de que nuestro trabajo representa un hito hacia el desarrollo de materiales poliméricos sostenibles y reciclables en un futuro próximo. ¡La era del 'pan de plásticos' está a la vuelta de la esquina!"


Fuente de la historia :

Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.


Referencia de la revista :

  1. Takumi Abe, Rikito Takashima, Takehiro Kamiya, Choon Pin Foong, Keiji Numata, Daisuke Aoki, Hideyuki Otsuka. Plásticos a fertilizantes: reciclaje químico de un policarbonato de base biológica como fuente de fertilizante . Química verde , 2021; DOI: 10.1039 / D1GC02327F

cite esta página :

Instituto de Tecnología de Tokio. "Plantas a partir de plásticos: los polímeros de base biológica se pueden transformar en fertilizantes". ScienceDaily. ScienceDaily, 28 de octubre de 2021. .
Instituto de Tecnología de Tokio. 2021, 28 de octubre. Planta a partir de plásticos: los polímeros de base biológica se pueden transformar en fertilizantes. ScienceDaily . Obtenido el 28 de octubre de 2021 de www.science-things.com/releases/2021/10/211028093248.htm
Instituto de Tecnología de Tokio. "Planta a partir de plásticos: los polímeros de base biológica se pueden transformar en fertilizante". ScienceDaily. Www.science-things.com/releases/2021/10/211028093248.htm consultado el 28 de octubre de 2021.

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