CIENCIA. Investigadores del MIT desarrollan cápsulas de seda para reemplazar microplásticos

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Imágenes de microscopio electrónico de barrido de microcápsulas de seda que contienen vitamina C, a diferentes escalas y realizadas mediante diferentes procesos de fabricación. MIT

Investigadores del MIT han desarrollado un sustituto a base de seda para microplásticos.

22 julio 2022.- En noticias de ciencia de materiales , un desarrollo emocionante de una colaboración de investigadores puede haber resuelto el creciente problema de los microplásticos en el medio ambiente.Los microplásticos, partículas microscópicas de plástico que se encuentran en el aire, el agua y el suelo, son un grave problema de contaminación y se han identificado en el torrente sanguíneo de animales y personas en todo el mundo.

En algunas circunstancias, según la Agencia Europea de Sustancias Químicas , algunos microplásticos se introducen deliberadamente en productos químicos agrícolas, pinturas, cosméticos y detergentes. Con este fin, la Unión Europea (UE) ha ordenado que los microplásticos no biodegradables se eliminen para 2025.

Después de años de investigación, los investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts  ( MIT) y otros científicos han ideado un dispositivo a base de seda que podría ser barato y fácil de fabricar. El enfoque novedoso se describe en un estudio del MIT  escrito por el postdoctorado Muchun Liu, el profesor del MIT Benedetto Marelli y otros cinco en BASF en Alemania y EE.UU.


Granja de gusanos de seda. Simtastic01/Wikimedia Commons

¿Por qué se añaden microplásticos a los productos? 

Los microplásticos utilizados en artículos industriales protegen los productos químicos activos del aire y la humedad hasta que se necesitan. Liberan lentamente el componente activo con el tiempo para minimizar los efectos secundarios. Los pesticidas y herbicidas también están encerrados en microcápsulas. La microencapsulación hoy en día utiliza polímeros duraderos.

Hasta ahora, nunca se ha desarrollado ningún reemplazo biodegradable viable y asequible.

Gran parte de la carga ambiental de microplásticos se origina en el deterioro de botellas y contenedores y en el desgaste de los neumáticos. Cada fuente podría necesitar su método para reducir la propagación. La Agencia Europea de Productos Químicos estima que los microplásticos agregados intencionalmente representan del 10 al 15 por ciento de la cantidad total en el medio ambiente. Aún así, esta fuente puede ser más fácil de eliminar usando este sustituto biodegradable.

La seda podría ser la alternativa perfecta a los microplásticos

La seda de calidad textil requiere que los capullos de gusanos de seda se desenreden meticulosamente, pero para hacer estas microesferas, los capullos se pueden disolver en agua en un proceso que es simple, escalable y se puede hacer utilizando la infraestructura existente, dice el equipo. Mejor aún, puede hacer uso de seda de baja calidad que actualmente se desperdicia en grandes cantidades. Los recubrimientos de seda resultantes se pueden procesar de manera que le permitan tener diferentes propiedades según el uso previsto, como si atrae o repele el agua.

Según los investigadores, la proteína de seda utilizada en el nuevo material alternativo está fácilmente disponible y es menos costosa. Para este uso, se pueden usar capullos de calidad no textil y las fibras de seda se pueden disolver usando una técnica escalable a base de agua. La técnica es tan simple y personalizable que el material producido se puede adaptar al equipo de fabricación actual, brindando una solución "directa" utilizando las fábricas existentes.

La seda es inofensiva y se degrada naturalmente en el cuerpo, por lo que es apta para uso alimentario o médico. En las pruebas de laboratorio, los investigadores demostraron que el material de recubrimiento a base de seda podría utilizarse en la maquinaria de fabricación basada en aerosol existente para fabricar un producto herbicida microencapsulado soluble en agua, que luego se probó en un cultivo de maíz en un invernadero, causando menos daño a las plantas.

Fuente:  pcess609/iStock

Otros investigadores han propuesto materiales de encapsulación degradables que pueden funcionar en el laboratorio, pero los expertos creen que se necesitan activos de alto contenido para la aplicación comercial. La única forma de tener un impacto es reemplazar un polímero sintético por uno biodegradable mientras se mantiene o mejora el rendimiento.

La capacidad de sintonización de la seda la hace compatible con los equipos existentes. Al alterar las configuraciones de la cadena de polímeros de los materiales de seda y agregar un tensioactivo, se pueden ajustar las características del recubrimiento. El material puede ser hidrófobo (repelente al agua) aunque se fabrique y procese en agua, hidrófilo (que atrae el agua) o cualquier punto intermedio. Se puede hacer para que coincida con las cualidades del material que está reemplazando.

Los científicos tuvieron que diseñar un mecanismo para congelar gotas de materiales encapsulados en desarrollo para examinar su creación. Se usó una tecnología de congelación por aspersión para examinar la encapsulación y administrarla mejor. Algunos elementos de "carga útil" encapsulados, como insecticidas, nutrientes o enzimas, son solubles en agua e interactúan de manera diferente con la cubierta.

En una solución, se rocían la carga útil y el revestimiento. A medida que se desarrollan las gotas, la carga útil se encierra en una capa recubierta, ya sea de plástico sintético o seda. El nuevo proceso puede utilizar seda de baja calidad que generalmente se desperdicia ya que no tiene usos. También puede emplear seda usada, desviándola de los vertederos.

China produce el 90 por ciento de la seda del mundo porque ha perfeccionado hilos de seda de alta calidad. Debido a que este enfoque emplea seda a granel y no requiere ese grado, la producción simplemente podría incrementarse en otras regiones del mundo para satisfacer la demanda local. 

El equipo dice que este recubrimiento de seda podría reemplazar a los microplásticos primarios en la mayoría de las aplicaciones, no solo en productos químicos como el herbicida, sino también en cosméticos o incluso medicamentos, ya que la seda también se descompone en el cuerpo. Este proceso representa un avance potencialmente muy significativo en la entrega de ingredientes activos para una variedad de industrias, particularmente la agricultura.

Fuente: revista Small .

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