Los científicos transforman los desechos plásticos en un valioso aditivo para el suelo

Por University of California - Riverside13 de enero de 2023

Un estudio reciente ha detallado un método para convertir desechos plásticos en una forma de carbón altamente poroso que tiene una gran superficie de aproximadamente 400 metros cuadrados por gramo de masa. Este carbón tiene el potencial de capturar carbono y mejorar la retención de agua del suelo y la aireación de las tierras de cultivo, al mismo tiempo que fertiliza el suelo a medida que se descompone naturalmente. Este método podría ser una forma efectiva de abordar el problema de los desechos plásticos y mejorar la agricultura.

El método de la Universidad de California, Riverside, crea carbón útil a partir de residuos de plástico y maíz.

Los científicos de la Universidad de California, Riverside, se han acercado un paso más a encontrar un uso para los cientos de millones de toneladas de desechos plásticos producidos cada año que a menudo terminan obstruyendo arroyos y ríos y contaminando nuestros océanos.

En un estudio reciente, Kandis Leslie Abdul-Aziz, profesora asistente de ingeniería química y ambiental de la UCR, y sus colegas detallaron un método para convertir los desechos plásticos en una forma altamente porosa de carbón o carbón que tiene una superficie enorme de aproximadamente 400 pies cuadrados. metros por gramo de masa.

Dicho carbón captura carbono y podría agregarse potencialmente al suelo para mejorar la retención de agua del suelo y la aireación de las tierras de cultivo. También podría fertilizar el suelo, ya que se descompone naturalmente. Abdul-Aziz, sin embargo, advirtió que se necesita hacer más trabajo para corroborar la utilidad de dicho carbón en la agricultura.

El proceso de plástico a carbón fue desarrollado en la Facultad de Ingeniería Marlan y Rosemary Bourns de UC Riverside. Se trataba de mezclar uno de los dos tipos comunes de plástico con desechos de maíz: los restos de tallos, hojas, cáscaras y mazorcas, conocidos colectivamente como rastrojo de maíz. Luego, la mezcla se cocinó con agua caliente altamente comprimida, un proceso conocido como carbonización hidrotermal.

The highly porous char was produced using polystyrenePolystyrene was discovered by accident in 1839 by Eduard Simon, an apothecary from Berlin, Germany. As one of the most widely used plastics in the world, polystyrene is used for bottles, containers, packaging, disposable cutlery, packing peanuts, and more. It can be solid or foamed (Styrofoam is a brand name of closed-cell extruded polystyrene foam)." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">poliestireno, el plástico utilizado para los envases de espuma de poliestireno, y tereftalato de polietileno, o PET, el material comúnmente utilizado para fabricar botellas de agua y refrescos, entre muchos otros productos.

Residuos plásticos en el lecho de un arroyo en Fairmount Park en Riverside, California. Crédito: Foto de David Danelski/UCR

El estudio siguió a un esfuerzo exitoso anterior de usar rastrojo de maíz solo para hacer que el carbón activado se use para filtrar los contaminantes del agua potable. En el estudio anterior, el carbón hecho de rastrojo de maíz solo activado con hidróxido de potasio pudo absorber el 98% del contaminante vainillina de las muestras de agua de prueba.

En el estudio de seguimiento, Abdul-Aziz y sus colegas querían saber si el carbón activado hecho de una combinación de rastrojo de maíz y plástico también podría ser un medio eficaz para el tratamiento del agua. Si es así, los desechos plásticos podrían reutilizarse para limpiar la contaminación del agua. Pero el carbón activado hecho de la mezcla absorbió solo alrededor del 45% de la vainillina en las muestras de agua de prueba, lo que lo hace ineficaz para la limpieza del agua, dijo.

"Teorizamos que todavía podría haber algo de plástico residual en la superficie de los materiales, lo que impide la absorción de algunas de estas moléculas (de vainillina) en la superficie", dijo.

El proceso de fabricación de char y carbón activado. Crédito: UCR

Aún así, la capacidad de hacer carbón altamente poroso mediante la combinación de plástico y residuos de biomasa vegetal es un descubrimiento importante, como se detalla en el artículo, "Synergistic and Antagonistic Effects of the Co-Pyrolysis of Plastics and Corn Stover to Produce Char and Activated Carbon". publicado en la revista ACS Omega. El autor principal es Mark Gale, un ex estudiante de doctorado de la UCR que ahora es profesor en Harvey Mudd College. El estudiante de pregrado de la UCR, Peter Nguyen, es coautor y Abdul-Aziz es el autor correspondiente.

"Podría ser un biocarbón muy útil porque es un material de área de superficie muy alta", dijo Abdul-Aziz. "Entonces, si nos detenemos en el carbón y no hacemos que se convierta en carbón activado, creo que hay muchas formas útiles en las que podemos utilizarlo".

El plástico es esencialmente una forma sólida de petróleo que se acumula en el medio ambiente, donde contamina, enreda, asfixia y mata a peces, pájaros y otros animales que lo ingieren sin darse cuenta. Los plásticos también se descomponen en micropartículas que pueden entrar en nuestro cuerpo y dañar las células o inducir reacciones inflamatorias e inmunitarias.

Desafortunadamente, cuesta más reciclar plástico usado que fabricar plástico nuevo a partir del petróleo.

El laboratorio de Abdul-Aziz adopta un enfoque diferente para el reciclaje. Se dedica a devolver a la economía los productos de desecho perniciosos, como el plástico y los desechos de biomasa vegetal, reciclándolos en productos valiosos.

"Siento que tenemos un enfoque más agnóstico para el reciclaje de plástico cuando puedes tirarlo (con biomasa) y usar el carbón para mejorar el suelo", dijo. "Eso es lo que estamos pensando".

Referencia: "Synergistic and Antagonistic Effects of the Co-Pyrolysis of Plastics and Corn Stover to Produce Char and Activated Carbon" por Mark Gale, Peter M. Nguyen y Kandis Leslie Gilliard-AbdulAziz, 21 de diciembre de 2022, ACS Omega.DOI: 10.1021/ acsomega.2c04815