Degradación abiótica del plástico
Etapa de propagaciónEsta etapa puede dividirse en Rabek (1987) en seis etapas diferentes:Hay muchos puntos relativos a las etapas de propagación mencionadas que son:En general, los procesos generales de degradación fotooxidativa se dan en la Figura 4 Yousif (2012) (Figura 5):Abrir en otra ventanaFigura 5
Etapa de terminaciónLos radicales formados en la degradación de los polímeros pueden terminarse mediante numerosas reacciones de combinación diferentes entre dos radicales poliméricos, en las que se forman productos inactivos:Cuando la presión de oxígeno es alta, la reacción de terminación sigue la reacción (17) casi en su totalidad. A baja presión de oxígeno se producen otras reacciones de terminación en cierta medida. En la degradación de polímeros sólidos, cuando no se puede mantener un contenido de oxígeno suficiente, la reacción (18) se vuelve significativa. Los radicales del polímero pueden acoplarse mutuamente como en la reacción (19) y formar enlaces cruzados con los radicales peroxi del polímero (Rabek y Ranby 1975; Ruoko, 2012) (Figuras 3 y y66).Abrir en otra ventanaFigura 6
La reacción mostrada anteriormente tiene un calor de reacción de -121 Kj/mol (endotérmica). Casi el 65% del estireno se utiliza para producir poliestireno.La reacción global que describe la polimerización del estireno se muestra en la Figura 8.Abrir en otra ventanaFigura 8
Degradación del plástico
La biodegradabilidad de los polímeros depende de varios factores. Sin embargo, los aspectos más críticos son la accesibilidad de la estructura a la humedad y la difusión de enzimas y la capacidad de los microbios del entorno para asimilar los monómeros finales. La accesibilidad de la estructura del polímero a las enzimas y al agua depende principalmente de la cristalinidad, la hidrofobicidad y los efectos estéricos de los grupos laterales de la columna vertebral del polímero. En general, los polímeros de síntesis biológica son fácilmente biodegradables en entornos naturales, pero los polímeros sintéticos son menos biodegradables o se degradan muy lentamente. Sin embargo, hay que evitar estas generalizaciones. Para entender la compatibilidad de los biomateriales y el medio ambiente, hay que investigar tanto la etapa de desintegración del proceso de biodegradación como la asimilación y mineralización de estos fragmentos por parte de los microorganismos. La mineralización se produce cuando los oligómeros y monómeros asimilados dentro de las células se convierten en CO2 y H2O (aerobiosis), y en CO2, CH4 y H2O (anaerobiosis). Aunque la desintegración de la estructura polimérica limita la tasa de biodegradación y se detecta más fácilmente, las piezas finales pueden acumularse en el medio ambiente si no se mineralizan completamente. Esta acumulación podría contribuir a un problema con los microplásticos que puede ser mucho más difícil de abordar que la eliminación de los residuos macroscópicos de gran tamaño basados en polímeros.
Fotodegradación de polímeros
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.
Degradación y estabilidad de los 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