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Fotos:IsmaelMeixueiro
Roselia Medina Tinoco
Plsticosbiodegradables
Es difcil pensar en un mundo sin
envases, bolsas o utensilios de
plstico, ya que estos productos
se han vuelto indispensables
para nuestra vida diaria. Tambin
producen serios problemas
ambientales. Por ello diversos grupos
de investigacin buscan la manera
de desarrollar plsticos menos
contaminantes. Aqu, un recuento
de lo que han logrado hasta ahora.
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ENTODO el mundo existen enormes dep-
sitos de basura que incluyen toneladas de
plsticos que no se degradan por medio de
procesos naturales. La biodegradacin es
un proceso mediante el cual los microorga-
nismos del suelo, como bacterias y hongos,
descomponen en sustancias ms sencillas
los materiales presentes en l. Por ejemplo,
si en el suelo de un bosque cae una manza-
na, sta se habr degradado en aproximada-
mente una semana, mientras que un envase
de plstico tardar 300 aos.
El uso de petrleo como materia prima
para la produccin de plsticos genera
problemas ambientales como la emisin
de gases de invernadero (metano, xido
nitroso y bixido de carbono). Adems, una
cantidad importante de petrleo, recurso
muy valioso y no renovable, est destinado
a la produccin de plsticos. Esta tarea con-
sume anualmente cerca de 270 millones detoneladas de petrleo y gas. De un litro de
petrleo se obtiene medio litro de gasolina,
y ste uso es prioritario, ya que hasta ahora
casi todos los automviles utilizan gasolina
como combustible.
Los objetos de plstico que usamos to-
dos los das, como el polietileno y el PVC,
son polmeros (vase Cmo ves? No. 43,
Los plsticos: materiales a la medida). Un
polmero es una molcula gigante formada
por molculas llamadas monmeros, que se
repiten varias veces. Piensa en un collar,
donde ste sera el polmero y las cuentas
los monmeros. El PVC, por ejemplo, es la
unin de decenas de monmeros de cloruro
de vinilo, y el polietileno es la unin de
monmeros de etileno.
Si bien se han desarrollado plsticos
solubles en agua o que se degradan bajo
la accin de la luz (contienen sustancias
que debilitan los enlaces de sus molculas
al recibir luz), la degradacin no es total.
Estos plsticos dejan en el ambiente sus-
tancias que los microorganismos del suelo
no pueden desintegrar.
Diversos grupos cientficos, tanto de
centros de investigacin pblicos como
de empresas privadas, han dirigido sus es-
fuerzos para encontrar en la naturaleza una
solucin al problema de
la biodegra-dacin to-
tal del plstico, ya que no basta con reci-
clarlo.
Bacterias al rescate
La empresa agrcolaCargilly la qumica
Dow Chemical, ambas estadounidenses,
descubrieron que ciertas bacterias trans-
forman, por fermentacin, el azcar del
maz en cido lctico. Por medio de otro
proceso qumico, las molculas de cido
lctico se renen en cadenas para formar
un biopolmero (cido polilctico, o PLA,
por sus siglas en ingls) de propiedades
semejantes a las del plstico que se usa para
hacer botellas de refresco y fibras textiles,
pero adems biodegradable.
Por otra parte, se han encontrado bacte-
rias, como la Ralstonia eutropha, que con-
vierten directamente azcares en un tipo de
biopolmeros llamados PHA (poli-
hidroxi-alcanoatos).El PHA
Plsticos sintticos comunes
PLSTICO PRINCIPALESUSOS
PET Envases de refresco y agua desechablesEstereato de polietileno
REFPET Envases de refresco y agua retornablesTereftalato de polietileno
PVC Tuberas y recubrimientos de vinilo; mangueras,Cloruro de polivinilo artculos de piel sinttica
Plexigls Lentes y lmparas para alumbrado pblico
Tefln Antiadherentes, pelculas resistentes al calorPolitetrafluoroetileno
Polietileno Bolsas, empaques, botellas y juguetes
Polipropileno Alfombras, cuerdas, botellas y detergentes
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En el siglo XIX se usaban materiales plsticos de origen natural, como el ltex y el caucho. Tambin seobtena plstico a partir de celulosa de algodn, cscara de avena, semillas y derivados del almidn ycarbn. Estas materias primas se extraan de la naturaleza, pero el suministro era limitado, por lo quefue necesario buscar nuevos materiales.
Los plsticos sintticos aparecieron en 1863, en los Estados Unidos, cuando la empresa fabricantede bolas de billar Pheland y Collander ofreci una recompensa de 10 000 dlares a quien encontrara un
material que permitiera fabricar bolas de billar ms ligeras que las de marfil. El inventor John WesleyHyatt propuso un tipo de plstico elaborado con nitrato de celulosa, alcohol y alcanfor, material quepatent con el nombre de celuloide. Hyatt no gan el premio, pero su plstico se utiliz para hacer placasdentales y cuellos de camisas. Este episodio inici la carrera por obtener un material plstico sintticocon mejores propiedades.
Leo Hendrik Baekeland desarroll en 1906 una resina sinttica a partir de fenol y formaldehdo, quepatent con el nombre de baquelita. En 1920, el qumico alemn Hermann Staudinger demostr que losplsticos se componan de molculas gigantes, a las que se llam macromolculas. A partir de entoncesse iniciaron numerosas investigaciones dedicadas a encontrar nuevos materiales para elaborar plsticos,lo que permiti grandes avances en esta rea.
Entre 1920 y 1930 se producen nuevos plsticos como el etanoato de celulosa, utilizado paraproducir resinas y fibras; el cloruro de polivinilo (PVC), empleado en tuberas y recubrimientos devinilo, y el plexigls, usado para elaborar gafas y cubiertas para focos del alumbrado pblico. Enesta dcada surge tambin el famoso nailon; empleado, entre otras cosas, en la fabricacinde medias femeninas.
El polietileno fue desarrollado en 1953 por el qumico alemn Karl Ziegler. Un aodespus el italiano Giulio Natta sintetiz el polipropileno, ambos plsticos se usanmucho en la actualidad para fabricar bolsas y envolturas.
Y el plstico se hizo...se acumula en la bacteria y llega a consti-
tuir hasta el 90% del peso de sta. Algunas
empresas, entre ellas la Imperial Chemical
Industries, han usadola bacteria Ralstonia
eutropha para obtener PHA. Una vez que
la bacteria se llena de grnulos de plstico,
stos se extraen para obtener el material.
La principal ventaja de estos biopolmeros
es que se biodegradan muy rpido, hastaun 80% en slo siete semanas! La desven-
taja es que el proceso de elaboracin es
muy costoso: se calcula que producir por
fermentacin bacteriana un kilogramo de
PHA cuesta 15 dlares, mientras que hacer
un kilogramo de plstico convencional
cuesta slo un dlar. Esto se debe a que
las bacterias requieren fuentes externas de
alimento, como la celulosa.
Los genes a escena
Otro camino para obtener plsticos biode-
gradables es la ingeniera gentica. Estarama de la ciencia ha encontrado la manera
de utilizar las plantas como productoras de
diversas sustancias, por ejemplo, vacunas y
hormonas. Para obtener una vacuna vege-
tal se inserta en el material gentico de la
planta un gen que produce una protena (o
antgeno) daina para el cuerpo humano.
Al consumir esta planta, ingresa en nuestro
cuerpo una pequea cantidad de esa pro-
tena. Como en las vacunas tradicionales,
esa pequea cantidad de antgeno estimula
al sistema inmune a producir anticuerpos
contra la sustancia nociva. Ya se han hecho
pruebas alentadoras con papas transgnicas
en las cuales se han insertado genes de dis-
tintos patgenos, como la bacteria Esche-
richia coli y un virus que causa trastornos
gstricos. Consumir estas papas, al parecer,
confiere proteccin contra estos agentes.
Entonces, por qu no utilizar plantas
para producir plsticos biodegradables?
Las plantas no requieren instalaciones
especiales y los costos de mantenimiento
Cifras anuales en Mxico
* En los Estados Unidos el consumo anual por persona es de 120 kg.Fuente: Asociacin Nacional de Industrias del Pl stico, A.C. (ANIPAC)
Produccin de artculos plsticos terminados 3 544 ton.
Consumo de artculos plsticos terminados 3 903 ton.
Consumo por persona de productos plsticos* 39.4 kg
Empleos directos en el sector 142 000
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son mnimos. Adems las plantas podran
producir PHA en grandes cantidades. De
hecho, ya se intenta conseguirlo.
A mediados de los aos 80 un grupo
de cientficos logr aislar de la bacteria
Ralstonia eutropha el gen responsable dela elaboracin de PHA que dirige la con-
versin de azcar en polmero. Aos ms
tarde, unos cientficos de la Universidad de
Michigan, en colaboracin con cientficos
de la Universidad James Madison, iniciaron
la modificacin gentica de la planta Arabi-
dopsis thaliana,a la que insertaron el gen
aislado de la bacteria con la finalidad de
que produjera el polmero. El resultado no
fue tan alentador, ya que la planta produjo
grandes cantidades de solventes qumicos
(como la acetona) e hidrocarburos que
pueden ser recuperados y reutilizados, pero
que exceden en cantidad a los empleados
por la industria petroqumica que elabora
plstico. Para solucionarlo, se busca un
mecanismo que no requiera combustibles
fsiles para extraer el PHA del maz. Este
mecanismo podra consistir en utilizar lamateria vegetal sobrante de las cosechas
para producir vapor o gas, que a su vez ge-
nere electricidad, la cual podra emplearse
en la extraccin de PHA de la planta.
Bacterias que acumulan PHA
Fuente: http:/www.biopolymer.net
Bacteria % de peso seco
Ralstonia eutropha 96
Rhodobacter 80
Azospirillum 75
Azotobacter 73
Methylocystis 70
Leptothrix 67
Pseudomonas 67
Baggiatoa 57
Rhizobium 57
Roselia Medina Tinoco es biloga y estudi el Diplomado
en Divulgacin de la Ciencia en la Direccin General de
Divulgacin de la Ciencia, de la UNAM. Actualmente es
revisora de libros de ciencia para nios en la Asociacin
Mexicana para el fomento del Libro Infantil y Juvenil AC,
IBBY Mxico.
un PHA frgil y quebradizo. Actualmente,
algunas empresas estadounidenses reali-
zan investigaciones con el fin de producir
plsticos en otras plantas como la papa, el
frijol, el maz y el betabel.
El maz, una esperanza
En 1994 la compaa Monsanto intent
producir un plstico ms flexible utilizandoel maz. Haciendo uso de las herramientas
de la ingeniera gentica, los cientficos
introdujeron el gen aislado de la bacteria
Ralstonia eutropha que produce el PHA en
el material gentico del maz.
En este maz transgnico, el
polmero se produce y almacena
en las hojas y el tallo, por lo que
no debera afectar la produccin
de granos alimenticios. As se
puede tener una parcela de maz
que produzca al mis-
mo tiempo alimentoy PHA. El polme-
ro elaborado por el
maz permite obtener
plstico de mejor cali-
dad, que podra usarse
en la elaboracin de
utensilios como en-
vases, platos, vasos y
otros productos, que
Actualmente se comerciali-
zan en los Estados Unidos y en
algunos pases de Europa varios
tipos de plsticos biodegradables
que se emplean, principalmente,
en la elaboracin de envolturas
para dulces, bolsas, recipientes
y envases que desaparecen del
ambiente en dos aos. Si bien
todava no es posible sustituir
la produccin de plsticos de-
rivados del petrleo por los
biodegradables, las investiga-
ciones mencionadas apuntan aque quiz no estamos tan lejos
de lograrlo.
tendran la caracterstica de ser biodegra-
dables.
Sin embargo, este mtodo presenta un
problema: durante el proceso de extraccin
y purificacin del polmero se utilizan