Degradación de materiales Uv-c
La degradación biocatalítica del tereftalato de polietileno (PET) ha surgido recientemente como un prometedor método alternativo de reciclaje de plásticos. Sin embargo, la limitada actividad de las enzimas conocidas hasta ahora contra los materiales de PET postconsumo sigue impidiendo su aplicación a escala industrial. En este estudio se investigó la influencia de la irradiación ultravioleta (UV) como método potencial de pretratamiento para la degradación enzimática del PET. Los análisis de infrarrojo por reflexión total atenuada (ATR-FTIR) y de resonancia magnética nuclear (RMN) en solución indicaron un acortamiento de las cadenas poliméricas del PET tratado con UV debido a escisiones intracadena. La degradación de las películas de PET tratadas con UV por una hidrolasa de poliéster dio lugar a pérdidas de peso significativamente menores en comparación con la muestra no tratada. También se examinó la dinámica de la cadena específica de cada lugar y de cada segmento en una escala de tiempo que va de submicrosegundos a segundos, utilizando la detección de la banda central de intercambio, la relajación de la red de espín (T1ρ) y los experimentos de correlación de desplazamiento químico dipolar, que revelaron un aumento general de la rigidez de la cadena de la muestra tratada con UV. Los cambios dinámicos observados se asocian probablemente con el aumento de la cristalinidad de la superficie, donde se encontró una menor accesibilidad para la hidrólisis catalizada por la enzima. Además, nuestro estudio de RMN proporcionó más conocimientos sobre cómo la conformación de la cadena del polímero y la dinámica del PET pueden influir mecánicamente en la degradación enzimática.
Polímero de fotooxidación
En la química de los polímeros, la foto-oxidación (a veces: fotodegradación oxidativa) es la degradación de la superficie de un polímero debido a la acción combinada de la luz y el oxígeno[1]. Es el factor más importante en la degradación de los plásticos[2] La foto-oxidación provoca la ruptura de las cadenas de polímeros (escisión de la cadena), lo que hace que el material se vuelva cada vez más frágil. Esto conduce a un fallo mecánico y, en una fase avanzada, a la formación de microplásticos. En el sector textil, el proceso se denomina fototransformación.
Se han desarrollado tecnologías para acelerar e inhibir este proceso. Por ejemplo, se espera que los componentes plásticos de la construcción, como puertas, marcos de ventanas y canalones, duren décadas, lo que requiere el uso de estabilizadores avanzados de polímeros UV. Por el contrario, los plásticos de un solo uso pueden tratarse con aditivos biodegradables para acelerar su fragmentación.
La susceptibilidad a la fotooxidación varía en función de la estructura química del polímero. Algunos materiales tienen una excelente estabilidad, como los fluoropolímeros, las poliimidas, las siliconas y ciertos polímeros de acrilato. Sin embargo, la producción mundial de polímeros está dominada por una serie de plásticos básicos que representan la mayor parte de los residuos plásticos. De ellos, el tereftalato de polietileno (PET) sólo tiene una resistencia moderada a los rayos UV, mientras que los demás, como el poliestireno, el cloruro de vinilo (PVC) y las poliolefinas, como el polipropileno (PP) y el polietileno (PE), son muy sensibles.
Temperatura de degradación
La degradación de los polímeros debida a la exposición a la luz provoca la decoloración del polímero y una disminución de las propiedades mecánicas (elasticidad, tenacidad, etc.). Para evitar esta descomposición, se añaden al polímero estabilizadores de luz de amina impedida (HALS). Mediante la monitorización de las señales EPR de estos estabilizadores de la luz, se puede evaluar su eficacia.
Las multicapas de polielectrolitos (polímeros con grupos iónicos disociados) se forman mediante la adsorción alternada de polielectrolitos de carga opuesta, lo que se denomina técnica de capa a capa. Las películas PEM compuestas por policationes fuertes y polianiones débiles que suelen estar etiquetados por espín con nitroxido libre (4-amino-TEMPO) se estudian mediante EPR. El crecimiento de las películas de PEM se monitoriza y el análisis cuantitativo de EPR proporciona información sobre cada capa doble.
La causa principal del deterioro de las películas de pintura es la degradación de varios componentes, como el aglutinante y ciertos pigmentos. Esto se debe a la formación de radicales libres por la exposición prolongada a la luz UV (luz solar), la humedad y los ciclos de congelación y descongelación. Los radicales libres son muy reactivos y forman o rompen los enlaces químicos de las sustancias. En el caso de la durabilidad de la pintura en la exposición, los radicales libres realmente dañan la película. Este proceso es muy similar a cómo envejece la piel. La piel contiene radicales libres que, cuando se exponen a años de luz solar, mostrarán signos de envejecimiento, como arrugas, descamación, manchas solares y sequedad general.
Degradación oxidativa
La fotodegradación es la alteración de los materiales por la luz. Normalmente, el término se utiliza de forma imprecisa para referirse a la acción combinada de la luz solar y el aire, que provocan la oxidación y la hidrólisis. A menudo la fotodegradación se evita intencionadamente, ya que destruye pinturas y otros artefactos. Sin embargo, es en parte responsable de la remineralización de la biomasa y se utiliza intencionadamente en algunas tecnologías de desinfección. La fotodegradación no se aplica al modo en que los materiales pueden envejecer o degradarse a través de la luz infrarroja o el calor, pero sí incluye la degradación en todas las bandas de onda de la luz ultravioleta. Bolsa de plástico fotodegradada junto a una ruta de senderismo. Aproximadamente 2.000 piezas de 1 a 25 mm, tres meses de exposición al aire libre. Vídeo de paja de plástico fotodegradada
La protección de los alimentos contra la fotodegradación es muy importante. Algunos nutrientes, por ejemplo, se ven afectados por la degradación cuando se exponen a la luz solar. En el caso de la cerveza, la radiación UV provoca un proceso que conlleva la degradación de los compuestos amargos del lúpulo a 3-metil-2-buten-1-tiol y, por tanto, cambia el sabor. Como el vidrio de color ámbar tiene la capacidad de absorber la radiación UV, las botellas de cerveza suelen estar hechas de este tipo de vidrio para evitar este proceso.