En pasadas contribuciones dentro de esta columna se ha escrito sobre los problemas ambientales generados por la disposición final de los materiales plásticos derivados del petróleo. Los estudios de degradación de los plásticos sintéticos nos sugieren que su prevalencia en el planeta es de más de doscientos años, lo cual se prolongará debido a que la producción y desecho de plásticos no se ha detenido. Actualmente, los plásticos han generado un problema que está impactando diferentes ecosistemas y cultivos alimentarios, esto a través de los microplásticos, los cuales se definen como plásticos con un tamaño menor de 5 micras. En este artículo hablaremos de aquellos que se obtienen por la fragmentación de plásticos grandes y que se conocen como microplásticos secundarios. Estos microplásticos llegan a diferentes ecosistemas como los campos agrícolas, ríos, lagos y oceános, donde los organismos que habitan los incorporan. En un estudio realizado por el grupo Conservación del Océano y la Universidad de Toronto (Canadá) encontraron que no solo los peces y mariscos contienen microplásticos en sus tejidos, hay otras fuentes de proteínas provenientes de granos que también los contienen [1]. En el caso de las frutas y vegetales, los microplásticos se absorben por las raíces y se diseminan a los tallos, hojas, frutas y semillas. La sal de mesa, como la del Himalaya, sal negra y sal marina, empacada en bolsa de plástico, presentaron microplásticos. Las bolsas de té, que son elaboradas con plásticos, pueden liberar una cantidad importante de microplásticos durante la elaboración de la bebida [2].
Una solución ha sido el reemplazo de los plásticos sintéticos por biopolímeros, cuya premisa era que su biodegradación en el medio ambiente disminuiría el problema de contaminación. Algunos de esos biopolímeros, como el ácido poliléctico (PLA) obtenido por síntesis química, requieren de compostaje. Desafortunadamente, la composta proveniente de estos biopolímeros puede traer otros compuestos como tintas o colorantes y otros elementos que no son biodegradables y se incorporan al ambiente.
Otra solución prometedora son los biopolímeros sinterizados a partir de almidón, ya que son completamente biodegradables. Una estructura de monómeros de glucosa se ha planteado como una alternativa para la elaboración de plásticos en sustitución de plásticos sintéticos. Sin embargo, el almidón en el estado que es obtenido a partir de sus fuentes vegetales (maíz, papa, yuca, trigo, arroz) no tiene las propiedades que se requieren para un elaborar un material similar al plástico derivado del petróleo (resistencia mecánica y propiedades de barrera a los gases), por lo que se tiene que modificar por métodos químicos. De nuevo, estos métodos generan residuos que contaminan el medio ambiente, por lo que la investigación acerca de cómo generar biopolímeros de almidón se ha vuelto un área de gran interés. Hace unos años, se desarrolló un método de modificación química que usa compuestos orgánicos llamada organocatálisis, para disminuir la generación de deshechos, así como los costos de producción. Con estos avances se ha logrado dar al almidón características necesarias para la producción de envases y contenedores rígidos, elaboración de cubiertos y platos desechables.
Otra estrategia que se puede sumar para producir los almidones modificados por organocatálisis es eficientar el uso y ahorro de los reactivos utilizados en la modificación y disminución de operaciones unitarias en el proceso, tales como el filtrado, lavado, secado y disminución del gasto de energía y, por ende, de costos. Para esto, se plantea lo que se conoce como la extrusión reactiva, donde el extrusor (un equipo que cuenta con un tornillo sinfín sencillo o doble) lo que hace es transportar (a cierta presión) la materia prima (polvo de almidón y los reactivos) a través de la cámara, que cuenta con diversas zonas de calentamiento controlado y que trabaja como un reactor (recipiente donde se realizan reacciones químicas o biológicas). Estas condiciones controladas de velocidad, presión y temperatura permiten realizar la modificación del almidón sin la generación de residuos que contaminen el medio ambiente. Recientemente, nuestro grupo de investigación combinó estas dos estrategias para modificar almidón y se demostró que el ácido tartárico, además de favorecer la reacción, se une al almidón produciendo una modificación adicional conocida como entrecruzamiento o reticulación, pero también produce una cierta hidrólisis en la estructura del almidón. Aún no se conoce el grado en el que ocurre cada uno de ellos o qué condiciones del proceso favorecen a uno de otro, así como la funcionalidad que puedan impartir.
La modificación organocatalítica del almidón mediante extrusión reactiva plantea la posibilidad de obtener materiales biodegradables a menor costo y con propiedades funcionales que se requieren para las diversas aplicaciones de los plásticos. Esto abre un área de oportunidades en la investigación para la búsqueda de materiales de amplio uso en la vida cotidiana que no dañen al medio ambiente.
Referencias:
[2] https://enveurope.springeropen.com/articles/10.1186/s12302-025-01104-x
