Investigadores desarrollan un proceso para convertir residuos alimentarios en plástico biodegradable
Según el Departamento de Agricultura de Estados Unidos, entre el 30% y el 40% de los alimentos del país acaban desperdiciándose. Esto supone miles de millones de kilos al año que se pudren en los vertederos y emiten gases de efecto invernadero como metano y dióxido de carbono. El plástico también se está acumulando en todo el mundo, y la desintegración de botellas y bolsas hace temer cada vez más que los microplásticos lleguen a nuestras reservas de agua y a nuestros cuerpos. Imaginemos que una mínima parte de nuestros residuos alimentarios pudiera convertirse en plástico biodegradable, con lo que se resolverían dos problemas y nuestro planeta sería más sano a largo plazo.
El estudiante de doctorado de Binghamton Tianzheng Liu (izquierda) y el profesor del Departamento de Ingeniería Biomédica Sha Jin han desarrollado un método para convertir los residuos de alimentos en plástico biodegradable.
Binghamton University, State University of New York
Un equipo de la Universidad de Binghamton, en el Estado de Nueva York, es pionero en la investigación de esta idea y acaba de publicar un artículo en la revista Bioresource Technology con conclusiones fundamentales para cualquier empresa interesada en ampliar el proceso.
Tianzheng Liu, que se doctorará este otoño, dirigió el proyecto con el apoyo del profesor Sha Jin y del catedrático Kaiming Ye de la Facultad Thomas J. Watson de Ingeniería y Ciencias Aplicadas del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Binghamton.
"Bioresource Technology es una revista de alta calidad, por lo que su rápida publicación demuestra la importancia de esta investigación", afirma Jin. "Los revisores comentaron que 'el manuscrito demuestra un mérito científico significativo, novedad y relevancia medioambiental'".
Jin empezó a interesarse por el desperdicio de alimentos en 2022, cuando recibió una subvención del estado de Nueva York para estudiar el tema. "Podemos utilizar los residuos de alimentos como un recurso para convertirlos en tantos productos industriales, y el polímero biodegradable es solo uno de ellos", dijo. "Nuestro objetivo no es sólo valorizar los residuos alimentarios, sino también reducir el coste de fabricación de este polímero ecológico. También hay otras opciones, como generar biocombustibles y bioquímicos".
La producción actual de plástico biodegradable puede ser costosa porque depende de sustratos de azúcar refinados y cultivos puros de microorganismos. Como parte de esta investigación, el equipo de Binghamton alimentó a la bacteria Cupriavidus necator con ácido láctico fermentado a partir de residuos alimentarios (que sirvió como fuente necesaria de carbono) y sulfato de amonio adicional (como fuente de nitrógeno).
Las bacterias sintetizan plástico de polihidroxialcanoato (PHA) como medio de almacenamiento de carbono y energía. Alrededor del 90% del PHA que fabrican las bacterias puede recolectarse y transformarse en envases biodegradables y otros productos.
Antes de unirse a este proyecto, la experiencia biomédica de Liu se centraba en la investigación de células madre, por lo que encontrar los elementos adecuados en las proporciones correctas para el éxito resultó "lleno de desafíos".
"La bioconversión de residuos alimentarios en ácidos orgánicos fue relativamente fácil. El cultivo de las bacterias productoras de plástico fue difícil, porque al principio no tenía experiencia con la fermentación de bacterias para producir biopolímeros", explica. "En cada paso, sentía que algo no era lo que esperaba".
Jin da las gracias a Sodexo y a los Servicios de Comedor de la Universidad de Binghamton por suministrar los residuos alimentarios utilizados para los experimentos.
"Hablé con el responsable de sostenibilidad de la Universidad y me enteré de que SUNY no permite depositar los residuos de comida en vertederos: ésa es la política", explica. "Se espera que cada campus resuelva el problema. En Binghamton, los comedores dan la comida desperdiciada a los granjeros para que alimenten a su ganado. Pensé que quizá podríamos intentar convertir directamente esos restos de comida en plásticos biodegradables". Había poca información en las publicaciones de investigación sobre la viabilidad de esta idea, así que pensamos que quizá esa era la laguna en la que podíamos trabajar".
El equipo de Binghamton dio respuesta a algunas cuestiones fundamentales para el proceso de conversión de alimentos en plásticos. Por ejemplo, los restos de comida pueden almacenarse durante al menos una semana sin efectos adversos para el proceso de bioconversión, lo que ofrece flexibilidad para su recogida a escala industrial. El equipo también determinó si la bioconversión dependía de algún tipo específico de alimento y cómo tratar los distintos tipos de residuos que recibiría un centro de recogida.
"Descubrimos que el proceso es muy robusto, siempre que tengamos diferentes tipos de alimentos mezclados en la misma proporción", dijo Jin. "Controlamos la temperatura y el pH durante la fermentación, y esas condiciones favorecen el crecimiento de bacterias productoras de ácidos orgánicos".
Incluso tiene planes para el residuo sólido que queda del proceso de fermentación. Parece una pasta, y el equipo la está convirtiendo en fertilizante orgánico como mejor alternativa a la mezcla química estándar.
Para el siguiente paso, a Jin le gustaría ampliar el proceso para asegurarse de que sigue funcionando como se espera con el aumento de la producción de plástico. Eso significa buscar más subvenciones o asociarse con un socio industrial.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Más noticias del departamento ciencias
