Cual es el proceso de biodegracion de los polimeros

Retroalimentación geben

Polímeros naturalesLos polímeros naturales se encuentran abundantemente en la naturaleza en forma de biopolímeros y materia seca de las plantas, como se muestra en la Tabla 2 (Leschine 1995). La constitución de la pared celular de las plantas difiere con la composición de la biomasa lignocelulósica (celulosa, hemicelulosa y lignina), que proporciona resistencia (Premraj y Doble 2005). Las lignocelulosas desempeñan un papel fundamental en el desarrollo de la biomasa vegetal, en la que la celulosa, la hemicelulosa y la lignina son los principales bloques de construcción del polímero natural (Pérez et al. 2002).Tabla 2 Tipos de polímeros de base biológica (Babul et al. 2013; Averous y Pollet 2012)Tabla de tamaño completo

Fig. 1Distribución porcentual de las ventas de polímeros sintéticos (PP polipropileno, HDPE polietileno de alta densidad, PVC cloruro de polivinilo, LLDPE polietileno lineal de baja densidad, LDPE polietileno de baja densidad, PS poliestireno, termoplásticos y otros) en Norteamérica en 2004 (Zheng y Yanful 2005)Imagen a tamaño completo

Normas para la degradación de polímerosLa literatura y la información sobre productos biodegradables están organizadas por el gobierno estadounidense, con la ayuda del Instituto de Productos Biodegradables (BPI). El BPI es una organización que se ocupa del mundo académico, la industria y los organismos gubernamentales que fomentan el reciclaje de materiales poliméricos (biodegradables). La producción del polímero biodegradable implica la adición de almidón y extracto de fibra vegetal. BPI proporciona materia a la ASTM (Sociedad Americana de Pruebas y Materiales) para montar las normas ASTM (ASTM D6400, D6866). Estas son las principales bases de datos de degradación utilizadas para supervisar la industria. El logotipo del producto compostable fue introducido por el USCC (US Composting Council) y el BPI, mostrado en la Fig. 2 (Kolybaba et al. 2003; http://www2.congreso.gob.pe/sicr/cendocbib/con2_uibd.nsf/4EF8A31F2BF5D3480525772A0053CD80/$FILE/Ensayo_biodegradables_pl%C3%A1sticos_by.pdf).Fig. 2Símbolo que representa los polímeros compostables de grado biodegradable (http://www2.congreso.gob.pe/sicr/cendocbib/con2_uibd.nsf/4EF8A31F2BF5D3480525772A0053CD80/$FILE/Ensayo_biodegradables_pl%C3%A1sticos_by.pdf)Imagen a tamaño completo

Oxidación de polímeros

IntroducciónEl plástico tiene muchas aplicaciones en nuestra vida cotidiana, como el envasado de alimentos. En los últimos 20 años, la producción y el consumo de materiales poliméricos han convertido la contaminación por plásticos en un importante problema medioambiental [1]. Se ha calculado que el 2% de todos los plásticos acaban llegando al medio ambiente, contribuyendo así de forma considerable a un problema ecológico actualmente agudo [2]. Además de causar contaminación, la fabricación de plásticos consume petróleo. Como los recursos petrolíferos son cada vez más escasos en todo el mundo, las predicciones han estimado que las reservas de petróleo están disponibles hasta 2040 [3]. Por ello, la posible escasez de petróleo y la contaminación por plásticos han impulsado el desarrollo de polímeros biodegradables y de base biológica (BBDP) derivados de recursos renovables [4]. Los polímeros biodegradables (BDP) son un tipo de materiales respetuosos con el medio ambiente, que pueden ser degradados en dióxido de carbono y agua por los microorganismos en el entorno natural. Los PDB son materiales sostenibles con bajo impacto ambiental, bajo consumo de energía y alta biodegradabilidad en comparación con los materiales basados en el petróleo [5].

Biodegradación pdf

La degradación de los polímeros es la reducción de las propiedades físicas de un polímero, como la resistencia, causada por cambios en su composición química. Los polímeros, y en particular los plásticos, están sujetos a la degradación en todas las etapas del ciclo de vida del producto, incluyendo su procesamiento inicial, su uso, su eliminación en el medio ambiente y su reciclaje[1] La velocidad de esta degradación varía significativamente; la biodegradación puede llevar décadas, mientras que algunos procesos industriales pueden descomponer completamente un polímero en horas.

Se han desarrollado tecnologías para inhibir o promover la degradación. Por ejemplo, los estabilizadores de polímeros garantizan que los artículos de plástico se produzcan con las propiedades deseadas, prolongan su vida útil y facilitan su reciclaje. A la inversa, los aditivos biodegradables aceleran la degradación de los residuos plásticos mejorando su biodegradabilidad. Algunas formas de reciclaje de plásticos pueden implicar la degradación completa de un polímero de vuelta a monómeros u otros productos químicos.

En general, los efectos del calor, la luz, el aire y el agua son los factores más importantes en la degradación de los polímeros de plástico. Los principales cambios químicos son la oxidación y la escisión de la cadena, lo que lleva a una reducción del peso molecular y del grado de polimerización del polímero. Estos cambios afectan a propiedades físicas como la resistencia, la maleabilidad, el índice de fluidez, el aspecto y el color. Los cambios en las propiedades suelen denominarse “envejecimiento”.

Degradación oxidativa

La contaminación ambiental por residuos plásticos se registró por primera vez en la década de 1970 (Carpenter y Smith, 1972). La creciente cantidad de residuos plásticos se ha convertido en una preocupación mundial. A pesar de los crecientes esfuerzos por reducir los residuos de plástico mediante la recogida selectiva y el reciclaje, una cantidad considerable de residuos sólidos de plástico sigue depositándose en los vertederos. De toda la producción de plástico en 2017 (8.300 millones de toneladas), tras el reciclaje, la incineración (recuperación de energía) de los residuos y el cálculo de los plásticos en uso en el ámbito doméstico; alrededor del 60% ha quedado en el medio ambiente, incluido el 95% en los vertederos y el 5% en los océanos y otras zonas terrestres (Ragaert et al., 2017). Los residuos plásticos en el medio ambiente se degradan en la naturaleza por despolimerización foto, bio y termo-oxidativa, así como por fricción (Barnes et al., 2009; Browne et al., 2011). Aunque la biodegradación de estos plásticos es factible en el medio natural, puede llevar largos periodos de tiempo: de 50 a más de 100 años (Tabla 1).

La degradación de los plásticos por medios microbianos y/o enzimáticos (Figura 2) es una estrategia prometedora para despolimerizar los petroplásticos de desecho en monómeros para su reciclaje, o mineralizarlos en dióxido de carbono, agua y nueva biomasa, con la producción concomitante de bioproductos de mayor valor (Grima et al., 2000; Montazer et al., 2019, 2020a). La biodegradación de los plásticos implica la excreción de enzimas extracelulares por parte del microorganismo, la fijación de la enzima a la superficie del plástico, la hidrólisis a intermediarios poliméricos cortos, que finalmente son asimilados por las células microbianas como fuente de carbono para liberar CO2. A pesar de que estos plásticos representan sustancias químicas no naturales, en los últimos años se han identificado varios microorganismos capaces de metabolizar estos polímeros. Se sabe que más de 90 microorganismos, entre ellos bacterias y hongos, degradan plásticos derivados del petróleo (Jumaah, 2017) sobre todo en condiciones in vitro.

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