Llamado urgente a la actividad contra la contaminación plástica – ScienceDaily

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La gente vivió sin plástico hasta el último siglo, pero la mayoría de nosotros tendría dificultades para averiguar cómo.

El plástico está ahora en todas partes en nuestras vidas, ofreciendo conveniencia de bajo costo y otros beneficios en innumerables aplicaciones. Se pueden moldear para casi cualquier tarea, desde películas delgadas hasta juguetes blandos para bebés y componentes duros. Han demostrado ser vitales en medicina y han sido fundamentales en el esfuerzo mundial para frenar la propagación de la pandemia de COVID-19 durante los últimos 16 meses.

El plástico parece indispensable en estos días.

Desafortunadamente, a la larga, también son casi indestructibles. Nuestro planeta ahora soporta el peso de más de siete mil millones de toneladas de plástico, y cada día se producen más. Una corriente cada vez mayor de desechos obstruye nuestros vertederos, contamina nuestras vías fluviales y plantea una crisis urgente para nuestro planeta.

Cuatro científicos han publicado un llamado a la acción en un nuevo número de Ciencias, dedicada al problema del plástico.

En un extenso artículo introductorio, los científicos, incluidos dos de la Universidad de Delaware, uno del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en California y otro de la Universidad de Sheffield en el Reino Unido, piden un cambio fundamental en la forma en que se diseñan, fabrican y fabrican los plásticos. usado y reutilizado.

El objetivo final: diseñar, adoptar y garantizar un ciclo de vida «circular» para los plásticos que no conduzca a un vertedero, un océano o una carretera, sino una larga vida útil y una reutilización casi infinita de recursos y aplicaciones preciosos que representan.

Esto requiere nuevos enfoques de la química, la ingeniería, los procesos industriales, las políticas y la colaboración global, según los coautores de LaShanda, TJ Korley, director del Center for Plastics Innovation (CPI) de la Universidad de Delaware e investigador principal de una National Science Foundation ( NSF) Asociación para la investigación y educación internacional en materiales y sistemas bioinspirados; Thomas H. Epps, III de UD, codirector de CPI, investigador principal de un esfuerzo de NSF Growing Convergence Research (GCR) en la gestión del ciclo de vida de los materiales y director del Center for Hybrid, Active, and Responsive Materials (CHARM) en UD; Brett A. Helms de la Fundición Molecular del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en California; y Anthony J. Ryan del Grantham Center for Sustainable Futures de la Universidad de Sheffield en el Reino Unido.

«El dilema de los residuos plásticos es un desafío global que requiere una acción urgente y un esfuerzo concertado que vincule a socios en los sectores industrial, académico, financiero y gubernamental apoyados por importantes inversiones en sostenibilidad», escriben.

Es una tarea abrumadora que incluye la atención al reciclaje, el «reciclaje» (reutilización de materiales en formas nuevas de valor agregado), el desarrollo de nuevos materiales y el reconocimiento de las necesidades de las comunidades de escasos recursos.

«No existe una solución única para todos», dijo Korley, profesor distinguido de ciencia e ingeniería de materiales en la UD, quien ha dedicado su carrera a desarrollar nuevos plásticos con propiedades específicas. «La forma en que las personas viven con los residuos y la forma en que reciclan es muy diferente. Viajar por Europa destacó el marcado contraste en el uso de plásticos de un solo uso, como pajitas y cubiertos, en comparación con los Estados Unidos. los municipios dentro de un solo estado pueden hacer las cosas de manera diferente «.

Las recetas complejas se utilizan en muchos plásticos, dijo Korley, y a menudo incluyen diferentes tipos de polímeros y otros aditivos. Cada componente puede complicar los esfuerzos de reciclaje o hacer que el reciclaje sea imposible, por lo que los recicladores aceptarán algunos tipos de plásticos y rechazarán otros.

Pero, ¿cómo se pueden diseñar los plásticos para que todos sus componentes se puedan deconstruir para su uso futuro en otros productos?

Este es el desafío para CPI, que lidera Korley. Se centra en «reciclar» los plásticos, encontrar formas de convertir los desechos plásticos en materiales valiosos como combustibles y lubricantes. Los investigadores utilizan catálisis y enzimas para reconstituir ciertos tipos de plásticos, como el polietileno de alta densidad (HDPE), el polietileno de baja densidad (LDPE) y el poliestireno / poliestireno, los tipos de plásticos que se utilizan en las jarras de leche, botellas de champú, bolsas de sándwich, tazas de café, bolsas de supermercado y envases para alimentos.

«Las diferentes propiedades de los materiales requieren el uso de diferentes polímeros, mezclas y aditivos, lo que contribuye a la complejidad y la jerarquía de residuos», dijo Korley.

La Ciencias la tarjeta aborda esto y más, con una urgencia que refleja los peligros reales y presentes para un planeta asfixiado con plástico de desecho que no va a ninguna parte en ningún momento.

Algunas de estas realidades son realmente sombrías. Tome la botella de agua de plástico que ayudó a saciar su sed después de una carrera matutina hace cinco años, por ejemplo. Probablemente estará con nosotros, en algún lugar, durante otros 395 años. El lento deterioro tampoco ayuda. Los científicos han descubierto que en el agua que bebemos y en los alimentos que consumimos predominan pequeños trozos de plástico consumido.

Se recicla menos del 10% de los residuos plásticos y menos del 1% se reciclará más de una vez. Aproximadamente el 12% se incinerará. Millones de toneladas de plástico desechado terminan en remolinos gigantes de desechos oceánicos y el resto se acumula en vertederos, se hunde en los lechos de los ríos o se encuentra en los bordes de las carreteras de todo el mundo.

Pero Helms, coautor del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, formó parte del equipo que creó un plástico de próxima generación llamado PDK (polidichetoenamina), que se puede reducir a sus partes moleculares y volver a ensamblar según sea necesario.

«Estamos en un punto crítico en el que debemos pensar en la infraestructura necesaria para modernizar las instalaciones de reciclaje para la clasificación y el tratamiento de residuos en el futuro», dijo Helms después del anuncio del nuevo material. «Si estas instalaciones estuvieran diseñadas para reciclar o reciclar PDK y plásticos relacionados, entonces podríamos desviar plásticos de manera más efectiva de los vertederos y océanos. Este es un momento emocionante para comenzar a pensar en cómo diseñar ambos materiales. Que las instalaciones de reciclaje permitan plásticos para circular «.

Los componentes básicos de los plásticos, los monómeros, están formados por elementos que incluyen carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, cloro y azufre. Estos monómeros están unidos por enlaces químicos para convertirse en polímeros, que se pueden usar en la formación de plásticos que se fabricarán en diversas formas para muchos usos diferentes.

El valor de todos estos activos se pierde en aplicaciones de un solo uso, dijo Ryan de Sheffield. Él lo llama una «verdad conveniente»: la conveniencia y el costo económico de tales productos los hacen atractivos para los consumidores, sin reconocer su valor intrínseco y su costo para el planeta. Las estrategias de marketing que afirman que algunos productos plásticos son «ecológicos» y biodegradables para atraer a consumidores bien intencionados le preocupan especialmente.

«El cínico ‘lavado verde’ es el mayor problema para la sostenibilidad de los plásticos», dijo. «Así que tenía muchas ganas de trabajar con LaShanda y Thomas en esto. Los conozco desde que eran estudiantes de doctorado».

Con la innovación y la colaboración como pilares de los nuevos centros que codirigen: CPI del Departamento de Energía de EE. UU. De Korley y CHARM y GCR de Epps, respaldados por la NSF, Korley y Epps, el profesor de ingeniería química y biomolecular Allan y Myra Ferguson, son a la vanguardia de los esfuerzos para prolongar la vida de los plásticos derivados del petróleo y fuentes biológicas y / o ponerlos en un camino circular que va desde la producción hasta el primer uso, la reconstitución y para siempre.

Ryan dijo que ve una «economía circular» como fundamental. Él ve el valor del reciclaje, el reciclaje y el desarrollo de nuevos materiales, pero nadie es una «solución milagrosa». Abordar el dilema del plástico requiere reconocer el verdadero valor del plástico.

«Una solución es algo en lo que Estados Unidos no es muy bueno: regulaciones, políticas e impuestos», dijo. «No hay una respuesta fácil al problema de los plásticos. Un mercado desenfrenado no la proporcionará.

«Para todos estos problemas en los que la ciencia, la ingeniería y la sociedad se cruzan, la respuesta siempre es: es complicado».

Una perspectiva más precisa, según Ryan, es ver el problema de los plásticos en relación con el problema del cambio climático sin permitir que sea una distracción.

«El cambio climático es una verdad incómoda y una verdad invisible», dijo. «No se puede ver qué lo está causando y no se puede ver el dióxido de carbono en la atmósfera. No se asocia la conducción a la tienda con el cambio climático.

«Asocias las cosas con los desechos plásticos, y esa es una verdad conveniente. No tenemos ningún problema en tomar combustibles fósiles y convertirlos en plástico. Pero ahora tenemos que cuidar ese precioso plástico. No lo tires. Es demasiado barato . Debido al problema de la contaminación, debemos ponerle un precio artificialmente alto «.

Los datos analíticos del ciclo de vida son fundamentales para tomar decisiones basadas en evidencia, dijo Ryan, y los consumidores y los legisladores no pueden hacerlo solos. Necesitan profesionales para desglosar los costos y beneficios y explicar las opciones.

«Es mucho más complejo de lo que la mayoría de la gente está dispuesta a considerar», dijo.

La llamada a la acción está completa.

«Para lograr un futuro más sostenible, la integración no solo de consideraciones tecnológicas, sino también del análisis de equidad, comportamiento del consumidor, necesidades geográficas, reforma de políticas, evaluación del ciclo de vida, alineación de la infraestructura de la cadena de suministro y asociaciones es vital», dijeron los autores.

Korley dijo que ve una pasión creciente por este desafío abrumador.

«Estas iniciativas despiertan entusiasmo entre nuestros estudiantes: secundaria, pregrado y posgrado y nuestros postdoctorados», dijo. «A la gente le apasiona hacer algo para mejorar el mundo. Y pueden hablar con su abuela, nieta o nieto y explicarles por qué el trabajo que están haciendo es importante».

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