Uso del plástico, problemas y tendencias de desarrollo futuro

Según informes de los medios, el académico marino Charles Moore afirmó que solo nosotros, los humanos, podemos crear basura que no puede ser digerida por la naturaleza. Se informa que en 1997 descubrió la zona de basura marina durante un estudio del Océano Pacífico, y que esta basura estaba compuesta principalmente por plástico.

La mayoría de la gente piensa que la basura marina suele ser un residuo de producto plástico que entra en su campo de visión. Estos materiales están en todas partes. Los humanos producimos alrededor de 300 millones de toneladas de plástico cada año, y cerca de la mitad se utiliza una sola vez, lo que significa que, una vez que las personas terminan de usarlos, los productos plásticos se desechan inmediatamente. Por lo general, la mayor parte de los residuos plásticos se transporta a vertederos para su tratamiento, pero parte de esta basura es arrastrada por el viento, llega a los ríos y finalmente termina en el océano. De hecho, un promedio de unos 8 millones de toneladas de contaminantes plásticos ingresan al océano cada año, envolviendo la vida marina, contaminando los arrecifes de coral y, finalmente, degradándose por el agua, el viento y la luz solar, descomponiéndose en billones de pequeñas partículas de plástico.

Para muchas especies marinas, las partículas de plástico parecen muy atractivas y se asemejan a la comida. Consumen estos contaminantes marinos y, al final, mueren de hambre debido a la falta de nutrición. Eventualmente, estos contaminantes se transportan al interior del cuerpo del animal, y los científicos aún continúan explorando la influencia biológica producida por los desechos marinos. Los microplásticos también pueden causar daño a los humanos, ya que los ingerimos al comer mariscos o incluso al beber agua. En 2019, la Organización Mundial de la Salud pidió una investigación profunda para analizar el impacto potencial de la contaminación por microplásticos en la salud humana.

El hecho que respalda todo esto es que, según los ingredientes utilizados para fabricar plástico, este posee una flexibilidad increíble y es posible que nunca se degrade biológicamente de forma real. En los últimos años, los científicos esperan restaurarlo eficazmente mediante microorganismos en el agua y el suelo, convirtiéndolo en compuestos que puedan ser reutilizados en la naturaleza. Considerando la contaminación plástica en el entorno natural, se formará un problema más claro, como que los residuos plásticos desechables que ingresan al océano podrían no degradarse durante cientos de años, lo que representará una grave amenaza para el medio ambiente marino.

¿Cómo creamos esta crisis persistente del plástico? La respuesta está en el proceso de fabricación del plástico, pero, ante todo, lo más importante es entender que el "plástico" no es solo una bolsa de compras como imaginamos en el agua de mar. Actualmente, hay una gran cantidad de fragmentos de basura plástica en el océano, que incluso contaminan el entorno submarino.

¿Qué es el plástico?

Karl Ryder, químico de la Universidad de Heriot-Watt en el Reino Unido, dijo: "La palabra "plástico" suele abarcar una amplia gama de materiales no uniformes. Cada material tiene diferentes aplicaciones y posee distintas propiedades físicas. Existen más de 300 tipos". Se informa que Ryder ha participado en el proyecto del Laboratorio de Cooperación de Plásticos de la Universidad Heriot-Watt para estudiar y mejorar el desarrollo sostenible de la industria del plástico.

Entonces, si el plástico es tan diferente, ¿qué tienen en común? Están compuestos por polímeros, y los polímeros son moléculas que consisten en muchas unidades repetidas. Esta estructura otorga al plástico muchas propiedades, tales como: flexibilidad, ductilidad y resistencia. Además, el plástico generalmente se divide en dos grandes clases: plástico biológico y plástico sintético. Los polímeros de plástico biológico provienen del almidón de maíz, aceite vegetal y fuentes bacterianas. El plástico sintético es un polímero sintetizado a partir de petróleo crudo y gas natural.

Aunque el polímero de base biológica suena muy amigable, no tiene un buen historial ambiental, ya que puede seguir existiendo en el medio ambiente y no degradarse. No todos los plásticos biodegradables son de base biológica. Sin embargo, el daño ambiental causado por los materiales derivados del petróleo y el gas natural es muy grave, porque este tipo de plástico permanece más tiempo en el medio ambiente y, al mismo tiempo, causa otros impactos ambientales.

Para entender las razones, observemos un ejemplo de un plástico derivado del petróleo: poner la botella de leche en el refrigerador para su refrigeración. Este frasco de plástico comienza su ciclo de vida. De hecho, el petróleo crudo en las profundidades de la tierra se acumula en áreas de alta presión dentro de la corteza. Se transmite a la superficie terrestre a través de sondas de perforación y dispositivos de bombeo, y luego se transporta a la refinería a través de tuberías. Las sustancias densas del petróleo crudo están compuestas por hidrocarburos. Los hidrocarburos están combinados por átomos de carbono e hidrógeno. Forman una estructura de cadena de diferentes longitudes y les otorgan diferentes características. Estos hidrocarburos son las primeras materias primas plásticas en la tierra.

En la refinería, la producción de productos plásticos realmente ha comenzado. El petróleo crudo, similar a la melaza, se calienta en el horno. Según el número de átomos contenidos en los hidrocarburos y el peso molecular generado, se separan en tuberías de destilación cercanas. En la tubería de destilación, los compuestos de hidrocarburos largos y pesados se depositan en el fondo, mientras que la estructura molecular que tiene compuestos de carbono más cortos y ligeros asciende a la parte superior. El original finalmente se separa en varias sustancias químicas diferentes, tales como: petróleo, gasolina y parafina, cada una de las cuales contiene un compuesto de hidrocarburo con peso y longitud molecular similares; uno de ellos es el aceite de petróleo, que se convertirá en la materia prima principal para fabricar plásticos.

El petróleo es como el polvo de oro en la producción de plástico, porque los compuestos de hidrocarburos contienen etileno y acrílico. Estos dos compuestos son críticos para los productos plásticos más comunes y habituales. Para fabricar botellas de leche, pero para crear sustancias que puedan usarse para hacer plástico, el etileno y el acrílico primero deben descomponer sus materias primas de hidrocarburos en unidades más pequeñas.

Existen diferentes métodos para hacer esto. Un método es utilizar alta temperatura y alta presión en un entorno sin oxígeno. Este proceso se llama "craqueo al vapor". monómero.

Paial Bachti, investigador posdoctoral de la Universidad de Aston, quien se centró en materiales poliméricos sostenibles, dijo: "El etileno puede extraerse directamente del aceite de nafta después del craqueo térmico. El acrílico es una materia prima importante para fabricar estructuras de material plástico"."

En el siguiente paso, el estudio se lleva a cabo a través de un proceso llamado reacción de polimerización. En el proceso, esos componentes monómeros separados se combinan químicamente de una manera nueva para producir una cadena repetida larga. El etileno y el acrílico forman polietileno y polipropileno, que son los dos polímeros más comunes y más producidos en la tierra.

Entonces, ¿por qué estos dos polímeros son tan populares? La estructura del polietileno se puede utilizar para fabricar plásticos de diferente densidad, lo que significa que puede ser una sustancia frágil y flexible, o sólida y resistente, por lo que su propósito es muy amplio. Además, la estructura del polipropileno también tiene una flexibilidad y elasticidad únicas. Por lo tanto, podemos ver muchos tipos de productos plásticos todos los días. El polipropileno se utiliza principalmente para crear productos plásticos desechables, tales como: botellas de leche, envases de plástico utilizados en la vida diaria, pajitas, botellas de agua, bolsas de compras, botellas de champú, tapas de botellas, etc.

Sin embargo, estos son solo dos de las docenas de plásticos sintéticos. Otros tipos de hidrocarburos se separan y descomponen de diferentes fuentes. No solo provienen del petróleo crudo, sino también del gas natural. También se utilizan para fabricar plásticos. En algunos casos, el polímero puede estar compuesto por un solo monómero, al igual que el polietileno y el polipropileno que vemos, o pueden incluir varias combinaciones de tipos de monómeros.

Más importante aún, cada cadena de polímero se procesará de diferentes maneras y se mezclará con varios aditivos, incluyendo: antioxidantes, agentes espumantes, plastificantes, retardantes de llama, etc., para que tengan todo tipo de funciones ecológicas, haciendo que el plástico sea tan "universal".

Bachti dijo: "Diferentes plásticos tienen diferentes características. Tomemos como ejemplo el envasado de alimentos. Debe evitar que el oxígeno y la luz solar excesivos lo degraden. Por lo tanto, contiene aditivos después de las características del polímero, formando el plástico"."

Al final, estas cadenas de la industria del plástico crearon la diversidad de productos plásticos que tenemos hoy. Han hecho grandes contribuciones a la producción y almacenamiento de alimentos, cosméticos, investigación y desarrollo tecnológico, y atención médica.

"Materiales extraños"

Ahora, hagamos un "avance rápido" para entender el proceso de producción de productos plásticos. El plástico sintetizado a partir de petróleo y gas natural consiste en separar los compuestos de hidrocarburos y descomponerlos en partes, para luego reorganizar estas partes en la naturaleza en una nueva forma. En pocas palabras, esto crea un "material extraño", que es desconocido para los microorganismos en el agua y el suelo de la tierra. Bachti explicó que la cadena principal de carbono en el plástico sintético no puede ser identificada por las bacterias del suelo, lo que significa que no pueden digerirlo ni convertirlo en agua y dióxido de carbono.

"Landiam dijo: "El polietileno, por ejemplo, necesita algunos siglos para descomponerse en los vertederos de basura, lo que significa que muchas cosas que fabricamos en nuestras vidas aún permanecen cerca de su forma original. Bajo la influencia del sol, el agua y el viento, el plástico se descompone gradualmente. Los productos plásticos derivados del petróleo y el gas natural liberarán gases de efecto invernadero y devolverán al medio ambiente los productos químicos añadidos durante el proceso de producción. Debemos prestar especial atención a la cantidad de contaminación por plásticos desechables. Además de su destrucción persistente del medio ambiente durante cientos de años, el desastre ambiental causado por los productos plásticos en el futuro podría ser más grave"."

Sin embargo, también hay formas de deshacerse de esta basura plástica que se acumula en montañas. Ledexia cree que el plástico biodegradable es uno de los focos de la investigación futura. Esta podría ser una solución potencial. En otras palabras, fabricar plástico biodegradable no significa necesariamente utilizar materias primas biológicas como el almidón de maíz (aunque esto podría proporcionar una solución), sino que, más específicamente, este proceso necesita utilizar polímeros para fabricar plástico. Estos polímeros pueden ser descompuestos de manera razonable y efectiva por microorganismos en el agua y el suelo.

Si desea cambiar completamente el impacto del plástico en el medio ambiente de la tierra, los polímeros biológicos pueden reemplazar al polietileno y polipropileno derivados del petróleo, pero al mismo tiempo, es necesario mantener la resistencia y flexibilidad de los polímeros tradicionales. Es por eso que son tan populares, pero esta es una tarea difícil, porque los polímeros tradicionales siguen siendo competitivos en cuanto a costos de fabricación, lo que hace que la tarea sea más complicada.

Sin embargo, en los últimos años, algunas soluciones biodegradables están progresando. Una es el poliestireno, que se puede utilizar para fabricar artículos desechables como vasos, vajillas y pajitas. Una vez que ingresa al entorno humano, puede biodegradarse de manera más efectiva. Se cree que a medida que la demanda de productos plásticos continúa aumentando a nivel mundial, tales inventos pueden aumentar gradualmente.

También hay señales positivas y optimistas en otras áreas. En 2016, los investigadores encontraron un tipo de bacteria que puede comer plástico, y luego otros descubrieron gusanos que pueden comer polietileno. Además, también encontraron enzimas que podrían descomponer los residuos plásticos.

"Quizás en los próximos años, obtendremos la descomposición y digestión de plástico a partir de estas bacterias y gusanos, e incluso podremos descomponer bolsas de plástico de polietileno para cultivar gusanos más grandes, que puedan tragar nuestra basura plástica"."

En cualquier caso, en el proceso de fabricación de plásticos, los humanos lograron obtener materias primas de la naturaleza y transformarlas por completo para que no pudieran digerirlas. Este es el dilema causado por la sabiduría humana. ¡Ahora esperamos cambiar todo esto a través de la investigación y el desarrollo de nuevas tecnologías!

Todos los métodos anteriores para resolver los problemas del plástico necesitan ser desarrollados aún más por la ciencia y la tecnología, y existen problemas con ciertos obstáculos técnicos y costos demasiado altos antes de su uso generalizado.

Y la mejor manera de resolver los problemas del plástico ahora es el reciclaje. La utilización múltiple del plástico a través de pasos como la trituración y la limpieza de gránulos no solo protege el medio ambiente, sino que también reduce el costo del uso del plástico. Actualmente es la forma más efectiva de resolver los problemas del plástico.