Este plástico sostenible está diseñado para durar más y puede autorrepararse recuperando su forma

El plástico nació para durar. Los primeros materiales sintéticos derivados del petróleo fueron desarrollados a finales del siglo XIX y principios del XX precisamente por su resistencia al calor, a la humedad y al desgaste, y durante décadas se utilizaron como sustitutos duraderos de materiales escasos o costosos, como el marfil, la madera o ciertos metales.

Todo ello cambió a partir de la segunda mitad del pasado siglo, debido al auge de la industria petroquímica y de los sistemas de consumo rápido, que dieron un importante impulso a la producción de plásticos de corta vida útil. Así se puso una de las principales bases de la economía de usar y tirar que hoy genera graves problemas ambientales.

De hecho, según Naciones Unidas, aproximadamente 7.000 millones de los 9.200 millones de toneladas de plástico producidas entre 1950 y 2017 terminaron convertidas en residuos plásticos, que acabaron en los vertederos o fueron arrojados directamente al entorno.

Contaminación por plásticos

La ONU también asegura que la contaminación por plástico puede alterar los hábitats y los procesos naturales, «reduciendo la capacidad de los ecosistemas para adaptarse al cambio climático, afectando directamente a los medios de vida de millones de personas, a su capacidad de producción de alimentos y a su bienestar social».

Cada año se producen en el mundo más de 400 millones de toneladas de plástico, según la misma fuente. Cerca de la mitad se destina a productos de un solo uso y menos del 10% se recicla de forma efectiva.

A ello se suma un impacto igualmente preocupante: la mayoría de estos materiales no desaparecen, sino que se fragmentan en microplásticos que contaminan incluso los ecosistemas más alejados de la actividad humana. «Se calcula que cada habitante del planeta consume más de 50.000 partículas de plástico al año, y muchas más si se tiene en cuenta la inhalación», destaca Naciones Unidas.

Ciencia de materiales

Frente a este escenario, distintas líneas de investigación en ciencia de materiales tratan de responder al problema explorando alternativas al plástico convencional y desarrollando nuevos compuestos sintéticos más sostenibles, capaces de repararse y reciclarse y que, en caso de acabar desechados en la naturaleza, tengan un impacto mucho menor.

Esta es la lógica que guía el trabajo desarrollado recientemente por investigadores de la Universidad de Tokio.

El estudio, publicado en ACS Materials Letters, explica cómo han creado un plástico más resistente y elástico que el convencional y que se puede reparar con calor, recuperando su forma inicial durante este proceso. El material también destaca por ser parcialmente biodegradable, sobre todo en el mar.

Vitrímeros

Lo que hicieron los investigadores fue modificar la estructura molecular de un vitrímero de resina epoxi. Los vitrímeros son una clase relativamente nueva de plásticos que, a temperaturas bajas o moderadas, se comportan como materiales sólidos y resistentes, como los plásticos termoestables con los que se fabrican vajillas capaces de soportar el calor sin deformarse.

Otra de sus características más destacadas es que pueden remodelarse varias veces a temperaturas más altas, de manera similar a los termoplásticos empleados para botellas de plástico. Sin embargo, suelen ser frágiles y no se pueden estirar mucho antes de romperse.

Para superar estas desventajas que presentaba el material, el equipo añadió una molécula llamada polirotaxano, obteniendo así una versión considerablemente mejorada, a la que denominaron VPR (vitrímero incorporado con polirotaxano).

Resistente y autorreparable

«El VPR es más de cinco veces más resistente a la rotura que un vitrímero de resina epoxi convencional», afirma el profesor adjunto del proyecto, Shota Ando, investigador de la Escuela de Posgrado de Ciencias Fronterizas de la Universidad de Tokio.

«Además, se autorrepara 15 veces más rápido, recupera su forma original memorizada el doble de rápido y se recicla químicamente 10 veces más rápido que el vitrímero convencional. Incluso se biodegrada de forma segura en el entorno marino, lo cual es una novedad para este material», añade Ando.

En el siguiente vídeo se puede ver cómo una grulla de origami de plástico VPR recupera su forma original tras haber sido aplanada en el momento en el que se somete a la figura a una fuente de calor.

Biodegradación en el mar

Uno de los resultados más llamativos del estudio es el comportamiento mostrado por el nuevo material en el medio marino. En pruebas realizadas durante 30 días, el vitrímero convencional no mostró ningún signo de biodegradación apreciable.

En cambio, el material que incorporaba un 10% de polirotaxano alcanzó un 25% de biodegradación en ese mismo periodo. Además, «el polirotaxano se descompone en una fuente de alimento para la vida marina», aseguran los investigadores.

Economía Circular

El equipo responsable de este trabajo afirma con una rotundidad poco habitual en un paper que «la combinación de un vitrímero epoxi y un PR (polirotaxano) proporciona un plástico ecológico y sostenible que cumple prácticamente todas las funciones requeridas por una economía circular».

Ciertamente, este nuevo material, todavía en fase experimental, no elimina la necesidad de reducir el consumo de plástico, pero sí aporta una idea clave: parte del problema no está sólo en cuánto plástico usamos, sino en cómo lo diseñamos.

Recuperar la durabilidad original del material, combinándola con autorreparación, reciclabilidad y biodegradación, es una vía realista para reducir su impacto ambiental.