Degradación de los polímeros
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] El ritmo de esta degradación varía significativamente; la biodegradación puede tardar 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 conduce 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 térmica
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, incluyendo bacterias y hongos, degradan los plásticos derivados del petróleo (Jumaah, 2017) sobre todo en condiciones in vitro.
Oxidación de polímeros
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J Polym Environ 27, 600-611 (2019). https://doi.org/10.1007/s10924-019-01368-4Download citaCompartir este artículoCualquier persona con la que compartas el siguiente enlace podrá leer este contenido:Obtener enlace compartibleLo sentimos, actualmente no está disponible un enlace compartible para este artículo.Copiar al portapapeles
Degradación hidrolítica
Los polímeros de vinilo, comúnmente denominados “plásticos”, son materiales omnipresentes. Son muy interesantes por su facilidad de síntesis y su gran diversidad en términos de arquitectura y funcionalidad. Sin embargo, su no degradabilidad plantea importantes problemas medioambientales1
En el caso de la poliacrilamida -un polímero muy utilizado en muchos sectores industriales-, ésta puede, según la naturaleza del monómero añadido, volverse soluble en agua o presentar una solubilidad que se ajusta en función de la temperatura, especialmente cerca de la del cuerpo humano.
Gracias a las características de estos nuevos polímeros y a su facilidad de síntesis, el equipo de investigación cree que pueden utilizarse para administrar medicamentos, concretamente formulando estos polímeros como nanopartículas termosensibles que puedan solubilizarse a la temperatura del cuerpo humano. Esta química también debería allanar el camino a los tensioactivos degradables para el tratamiento del agua mediante floculación6
Copolímeros de vinilo con una degradación hidrolítica más rápida que la de los poliésteres alifáticos y temperaturas críticas superiores ajustables de la solución Amaury Bossion, Chen Zhu, Léa Guerassimoff, Julie Mougin y Julien Nicolas. Nature Communications, 24 de mayo de 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-30220-y