Autor: Devon Hucek
Editores: Ryan Schildcrout, Sarah Bassiouni & Will Dana
Ilustrador: Saaj Chattopadhyay
Traductor: Andrés Rivera
Editor de traducción: Juan Blume La Torre
Nuevos artículos de investigación son publicados a diario, reportando avances en todos los campos de la ciencia. Sin embargo, la ciencia no puede ocurrir sin el equipamiento y materiales apropiados, muchos de los cuales están hechos de plástico. ¿Por qué? El plástico es usualmente el material disponible más barato y es más seguro que la cristalería, la cual tiene una mucha más alta probabilidad de romperse. Un estudio realizado en la Universidad de California – Santa Bárbara encontró que el 80% de los desechos plásticos de laboratorios en MIT consiste solamente de cajas de puntas de pipetas. Un laboratorio de microbiología en Edimburgo, Reino Unido, encontró que en el plazo de cuatro semanas, produjeron 97 kg (213.8 lbs) de desechos plásticos. Utilizar plástico no es inherentemente malo, especialmente debido a que existen muchos recursos disponibles y regulaciones (tanto locales como estatales) para el reciclaje y el reuso de desechos plásticos. Sin embargo, el volumen de los desechos plásticos que no se pueden reciclar generado en laboratorios alrededor del mundo es masivo, y pareciera un problema imposible de resolver. Es aquí donde entran los bioplásticos.
¿Qué son los bioplásticos?
Los plásticos tradicionales son refinados a partir de combustibles fósiles (gas natural, carbón y aceite crudo son algunos ejemplos) para hacer etano y propano, los cuales luego son tratados a altas temperaturas para convertirse en monómeros (moléculas que se pueden unir para crear cadenas más largas) de etileno y propileno. Estos monómeros son convertidos a cadenas más largas llamadas polímeros, las cuales luego son derretidas, enfriadas y moldeadas para construir materiales plásticos tales como botellas o materiales de empaque. Este proceso tiene un gran costo energético, produce un volumen considerable de productos secundarios y resulta en un producto que es difícil de desechar de manera responsable.
Al contrario, los bioplásticos son generados a partir de recursos biológicos renovables y materiales que son alternativas más amigables para el ambiente que los plásticos tradicionales. Según el Green Business Bureau, hay cinco tipos comunes de bioplásticos: aquellos basados en almidón, basados en celulosa, basados en proteína, de polietileno de origen biológico y poliésteres alifáticos. Muchos bioplásticos son producidos principalmente para uso desechable en empaques de comida y herramientas biomédicas, pero el uso de los bioplásticos se ha extendido a otras aplicaciones. Por ejemplo, el polihidroxialcanoato (PHA) es un polímero bioplástico sintetizado por bacterias que ha sido utilizado en un amplio rango de áreas, incluyendo para dispositivos biomédicos, empaque, pañales, desarrollo de medicamentos, entre otros. Actualmente, científicos están explorando otras maneras de producir bioplásticos más sustentables, contrario a los ya existentes, los cuales requieren uso de terrenos extensos y liberan contaminantes durante su producción. Investigadores han utilizado otros recursos para hacer nuevos bioplásticos, como el caucho del exudado de árboles y ADN de salmón. El Centro para Tecnología e Innovación de Algas de Arizona (AzCATI, por sus siglas en inglés) en la Universidad del Estado de Arizona (ASU, por sus siglas en inglés) ha comenzado a desarrollar bioplásticos a base de algas. Las algas son especialmente útiles porque pueden facilitar un alto rendimiento en la producción de bioplásticos en diferentes condiciones ambientales, mientras otros bioplásticos requieren condiciones ambientales específicas para su producción.
¿Cuáles son algunas desventajas de los bioplásticos?
Los bioplásticos suenan como una buena alternativa a los plásticos tradicionales producidos a partir de combustibles fósiles, pero hay algunas razones por las cuales no eliminarán nuestro problema del plástico (o por lo menos, no por ahora). La biodegradabilidad, la descomposición de materia orgánica por microorganismos, es complicada en cuanto a los bioplásticos. Aunque estos son biodegradables, la mayoría lo son sólo bajo condiciones ambientales controladas. Con estas restricciones, no es factible desechar bioplásticos en vertederos y asumir que se degradarán con el tiempo. En 2020, un estudio de sustentabilidad encontró que la condición más conveniente para la biodegradación era en composta, mientras que la degradación en vertederos es la peor. Por ejemplo, bioplásticos basados en PHA mostraron un 80% de degradación dentro de cuatro meses en composta, pero en ambientes acuáticos, solo un 50% de degradación fue observado luego de un año. Policaprolactona (PCL), un bioplástico basado en almidón, tuvo una razón de biodegradación de 88% en menos de 50 días en un ambiente de composta. Mientras tanto, cuando PCL fue enterrado en un vertedero, la razón de biodegradación alcanzó un 83% en 139 días. También se encontró que solo unos pocos plásticos biodegradables pudieron descomponerse bajo todas las condiciones ambientales estudiadas. Como la biodegradabilidad de los bioplásticos es tan variable, es importante educar a la población que los utiliza sobre sus métodos de eliminación de desechos.
Conclusión
Implementar bioplásticos en investigación científica puede ser un importante cambio en el campo con dos grandes ventajas: [1] ayudarnos a disminuir la cantidad de desechos plásticos generados en investigación y [2] reducir nuestra dependencia en combustibles fósiles. Sin embargo, más investigaciones deben ser realizadas antes de alcanzar estas metas a gran escala. Mientras tanto, hay varias maneras por las cuales podemos reducir la cantidad de desechos plásticos generados en el laboratorio. Escritores para MiSciWriters, Lirong Shi y Manaswini Sarangi, compusieron un buen artículo resumiendo los tipos de desechos generados en la investigación científica, cómo se eliminan estos desechos y cómo reducir su acumulación en el laboratorio. Compañías como Grenova construyen instrumentos como TipNovus específicamente para reusar puntas de pipetas lavadas. En la Universidad de Michigan, los laboratorios pueden participar en el programa de reciclaje de cajas de puntas de pipetas, el cual tiene como meta reusar estas cajas para su utilización en la construcción de asientos en parques y otros artículos similares. Podemos hacer esto hasta que podamos alcanzar nuestras meta de eliminar el uso de todos los plásticos.
Devon Hucek es una estudiante doctoral de primer año en el programa de Química Medicinal. Ella es miembro de los laboratorios del Dr. Cierpicki y Dr. Grembecka donde estudia metiltransferasas de histonas involucradas en leucemia y otros tipos de cáncer. Devon es originaria de Green Bay, Wisconsin y recibió su grado subgraduado en la Universidad de Wisconsin-St. Claire. Ella trabajó en el laboratorio del Dr. Stephen Drucker sintetizando compuestos de carbonilos no saturados y midiendo las frecuencias de vibración en su estado excitado utilizando métodos espectroscópicos y computacionales. Fuera del laboratorio, Devon disfruta leer, dibujar, y jugar Dungeons & Dragons con sus amistades.
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