La carrera por reinventar los microbios y evitar un desastre plástico

Las microperlas han demostrado ser una pesadilla medioambiental. Ahora los científicos están trabajando duro para desarrollar alternativas.

En 1976, un ingeniero químico noruego llamado John Ugelstad se sentó en su laboratorio e hizo algo que solo se hacía en áreas controladas y livianas del espacio. Sacó pequeñas semillas de polímero del agua y las observó expandirse para formar perlas perfectamente esféricas y de tamaño uniforme.

Ugelstad comenzó a producir estos “micro osos” a escala industrial, desarrollando nuevas variedades magnéticas que se volverán indispensables en la ciencia biomédica. Con su tamaño microscópico, su gran superficie combinada y su forma uniforme, las perlas se utilizaron para apuntar a ciertas células y analizarlas a través de los fluidos corporales. Hoy en día, “las perlas se utilizan en casi cuatro mil millones de pruebas de diagnóstico al año”, dice Ole Dahlberg, vicepresidente de Thermo Fisher Scientific, que ahora posee algunas de las principales patentes adjuntas a la invención original. “Salva millones de vidas”.

La idea original de Ugelstad alertó a los inventores sobre los beneficios de producir microcervecerías hechas de plástico, con propósitos mucho menos nobles que salvar vidas. Hoy en día, las microcervecerías de plástico, definidas como esferas fabricadas de no más de un milímetro, son comunes en todo, desde decapantes de pintura hasta pasta de dientes, gel de baño, detergente, perfumes y cosméticos. Se utilizan para agregar una calidad exfoliante o una textura suave o para liberar ingredientes en la piel. Las pequeñas cuentas, generalmente hechas de polímeros baratos y duraderos a base de aceite, como el polietileno y el polipropileno, finalmente se lavan y se dirigen a los desagües y al mar. Allí, agravan el problema ya existente de la contaminación plástica en el océano: los plásticos pueden tardar cientos de años en degradarse y, mientras tanto, estas pequeñas partículas absorben los contaminantes del agua y son consumidos fatalmente por los animales marinos.

“Creo que apenas estamos empezando a darnos cuenta de la amplia gama de plásticos que nos rodea desde hace décadas, y sigue creciendo a un ritmo muy rápido”, dijo Sander Defruyt, líder en la Nueva Economía de los Plásticos. Una iniciativa de Ellen Fundación MacArthur: una organización benéfica del Reino Unido que trabaja con gobiernos y empresas para mejorar la sostenibilidad en la economía circular.

Un creciente cuerpo de ciencia también muestra que estas pequeñas perlas se están abriendo camino en los mariscos, nuestros cuerpos e incluso el agua potable, con consecuencias desconocidas para nuestra salud. A partir de estas revelaciones, varios gobiernos ahora están prohibiendo los microbios en todos los productos de cuidado personal que se pueden enjuagar, como la pasta de dientes y el gel de baño, en un intento por evitar que más plásticos ingresen al mar. Ahora existe una oportunidad para la innovación, y un puñado de empresas pioneras están a la altura del desafío.

Primero, Janet Scott, profesora de química sostenible en la Universidad de Bath, cree que hay una solución para un ingrediente generalizado: la celulosa. Durante los últimos cuatro años, ha estado trabajando en su laboratorio para producir pequeñas esferas biodegradables de esta sustancia, que se encuentra naturalmente en las plantas y la madera. “La base de esto es realmente bastante simple. Si tiene una perla de celulosa en un producto de cuidado personal, no está expuesta a enzimas que pueden degradar la celulosa. Pero tan pronto como los saca al medio ambiente, hay muchas enzimas que descomponen la celulosa. “

Encontrar el material de origen es la parte fácil de la ecuación. El mayor desafío son las esferas de ingeniería que son uniformes en tamaño y forma. Su tecnología patentada de formación de perlas se basa en una solución de celulosa, que luego se fuerza a través de una membrana salpicada de pequeños orificios. Esto convierte la celulosa en gotitas microscópicas de tamaño uniforme, que se capturan rápidamente en el aceite vegetal a medida que emergen del otro lado de la membrana. Las perlas se colocan en aceite y luego se extraen.

En principio, las robustas perlas de celulosa durarán lo suficiente para ser utilizadas en productos de cuidado personal y luego, una vez lavadas en aguas residuales, se descompondrán en azúcares básicos y volverán a la naturaleza. “Me interesan los materiales que tengan una vida adecuada para su uso. Si [microbeads] eran un tipo de material que se degradaba con relativa rapidez, no habría ningún problema ”, dice Scott.

Cuando la Universidad de Bath anunció el invento de Scott, dijo que las empresas inmediatamente comenzaron a llamarla para pedir libras de nuevas perlas biodegradables. Pero por ahora, se ha centrado en racionalizar la tecnología. Con este fin, Scott fundó una empresa llamada Naturbeads, que está ampliando el método de fabricación para acelerar la entrada al mercado: espera apuntar al mercado de los cosméticos en particular, para reemplazar los diminutos micro osos de plástico que se agregan para hacer productos cremosos y suaves. . “Nuestro desafío es producir [the beads] a una escala y precio lo suficientemente pronto como para incorporarse a los productos ”, dice.

Defruyt cree que el interés general, y la inversión, en alternativas de plástico está creciendo. Por ejemplo, hace tres semanas, la Fundación Ellen MacArthur lanzó el compromiso New Plastics Economy Global, un ambicioso acuerdo que reúne a más de 250 organizaciones internacionales y fabricantes para deshacerse de los residuos plásticos desechables e invertir en alternativas, como sería el plástico compostable. – para 2025 “Creo que, de hecho, existe una conciencia mundial de que el sistema de plástico actual es increíblemente lineal. Realmente se “toma, fabrica y elimina”, dice Defruyt, y señala que algunos signatarios del compromiso se han comprometido a aportar más de 200 millones de dólares para lograr el objetivo sin plásticos.

Pero la mayor parte de la inversión global hasta ahora se ha centrado en actualizar los envases de plástico. Reemplazar los microbios plásticos es otro desafío de fabricación único, que, por ahora, todavía parece ser el dominio de las empresas innovadoras.

Una de las más avanzadas en el campo es una empresa italiana de propiedad intelectual llamada Bio-on, que en los últimos diez años ha estado inventando y licenciando nuevas tecnologías para la fabricación de plásticos biodegradables a partir de residuos agrícolas. Su tecnología distintiva utiliza desechos de la producción industrial de azúcar y los convierte en un grupo de polímeros biodegradables llamados polihidroxialcanoatos (PHA), con la ayuda de bacterias alojadas en enormes cubas. “Básicamente, es alimento para las bacterias”, dice Marco Astorri, director ejecutivo y fundador de Bio-on. Estos microorganismos se convierten en un vehículo para fermentar los desechos de azúcar y transformarlos en PHA, un proceso que ocurre naturalmente en su cuerpo. Luego, los polímeros se extraen utilizando un sistema a base de vapor que disuelve las bacterias, dejando intacto el PHA. “Todo el proceso es sostenible y respetuoso con el medio ambiente”, dice Astorri.

Actualmente hay una planta de producción que produce PHA en Italia, y Bio-on ha licenciado su tecnología a otras cuatro fábricas en Francia, Italia, Brasil y Rusia. La compañía también vendió una licencia de 55 millones de euros a una multinacional aún no revelada, dijo Astorri. “El plan prevé la construcción de una serie de plantas de bioplásticos PHA en Europa y Asia para una producción total de 100.000 toneladas por año”.

Más recientemente, Bio-on ha desarrollado una tecnología protegida por patente para convertir sus polímeros biodegradables, producidos por bacterias, en micro osos para su uso en productos de cuidado personal; en la actualidad, su capacidad de producción es de 1000 toneladas anuales. Y a principios de noviembre de 2018, formaron una asociación con el gigante de bienes de consumo, Unilever, para crear una gama de productos de cuidado personal que contienen microbios biodegradables que no dañan el medio ambiente. “El mercado está listo: la gente quiere sostenibilidad y los grandes quieren absolutamente sostenibilidad”, dice Astorri.

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A ellos se unen otros que están recurriendo a nuevas alternativas para microperlas, como SoyFoliate, una empresa estadounidense de la Universidad Purdue. Sus fundadores tienen como objetivo reemplazar las microesferas de plástico de esferas pequeñas hechas de aceite de soja biodegradable para su uso en jabones y cosméticos. Una empresa italiana llamada Novamont ha decidido apuntar a la industria cosmética, en particular, con sus partículas de polímero a base de almidón. “Estas partículas son fácilmente biodegradables en un entorno acuoso”, explica Stefano Facco, director de desarrollo de Novamont. Al hacerlo, la compañía está tratando de prevenir lo que llama la propagación de “polvo” plástico de los llamados productos “sobrantes”.

A nivel mundial, las prohibiciones de plástico para microperlas generalmente se han perfeccionado por el efecto de los productos de enjuague, que descargan instantáneamente microperlas en el alcantarillado y el medio ambiente. Pero los productos que no se quedan fuera, como el maquillaje, también causan contaminación ambiental, con las finas partículas de polímero a base de aceite que contienen, que eventualmente también llegan a la alcantarilla. Facco dice que la compañía se ve obligada a evitar que la mayor parte de este desperdicio particulado ingrese al océano. “Lo que estamos haciendo en la playa ya es demasiado tarde. El mar no está para tratar nada ”, dice.

Como lo ve Janet Scott, los microbios son un flujo de desechos completamente inútil que podemos controlar, con la innovación adecuada. “Puedo pensar en problemas ambientales que son más grandes que los microbios. Pero si tenemos una solución a un problema que podemos resolver ahora, ¿por qué no hacerlo? “

Este artículo es parte de nuestra serie DyN Noticias sobre Cambio Climático. Desde la carrera de emergencia para hacer que las vacas corran menos hasta la lucha por la minería profunda, analizamos en profundidad las tecnologías e ideas a la vanguardia de nuestra misión crucial de revertir los efectos del calentamiento global.

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