Resumen de la colección
Los polímeros sostenibles ya han encontrado un creciente interés y utilización en diversas aplicaciones en todo el mundo. El objetivo directo de la búsqueda de alternativas sostenibles es mantener los beneficios de los materiales plásticos y disminuir sus efectos indeseables. Sin embargo, la sustitución completa de estos materiales plásticos sintéticos mediante el desarrollo de nuevos polímeros sostenibles es una de las principales prioridades de los investigadores para un futuro sostenible1,7. En este número especial de Polímeros Sostenibles, destacados investigadores presentan los avances en algunas de estas áreas centrales descritas anteriormente y comparten sus actividades de investigación de vanguardia. Abdel-Baky et al. diseñaron y desarrollaron un nuevo derivado de la base de quitosano-quinolina (CHQ) de Schiff sostenible y multifuncional que contiene logros antibacterianos, antioxidantes y antidiabéticos efectivos para acelerar el proceso de cicatrización de heridas, específicamente en pacientes diabéticos. En este estudio, se empleó la simulación de acoplamiento molecular para mostrar la clarificación de los modos de unión de este derivado para inhibir la α-amilasa y la α-glucosidasa y utilizarlo como posible fármaco para la diabetes mellitus para regular el nivel de glucosa en sangre, mientras que el análisis computacional DFT se utilizó para dilucidar las distribuciones de densidad de carga teóricamente correlacionadas con su actividad biológica8. Para otra investigación, Gierszewska et al. desarrollaron películas de quitosano (CH) comestible modificadas con adenina que involucran la mezcla de cloruro de colina y ácido cítrico como plastificante. En este estudio, se evaluó el impacto del contenido de adenina (A, vitamina B4) en las propiedades funcionales de las películas reveladas. Estas películas eran insolubles en agua y mostraban un aumento antioxidante (55,8-66,1% de H2O2 propiedades no mutagénicas (falta de crecimiento de Salmonella typhimurium), disminución de la transmisión de oxígeno, buenas características antimicrobianas y mecánicas9. Este estudio demostró la eficacia de los materiales desarrollados como recubrimiento comestible para aplicaciones de envasado de alimentos.
El uso extensivo de polímeros sintéticos, como el tereftalato de polietileno (PET), y sus comportamientos no degradables mostraron el creciente problema de los desechos plásticos, que se filtran a los vertederos, al medio ambiente y a los océanos como fragmentos de micro y nanoplásticos. Por lo tanto, Rashwan et al. demostraron la utilización de PET reciclado (rPET) como materia prima sostenible de valor añadido para la tecnología de fabricación aditiva de extrusión de materiales. Para ello, el rPET se combinó con aditivos de bajo coste como el dianhídrido piromelítico (PMDA, un extensor de cadena), el terpolímero estireno-etileno-butileno-estireno funcionalizado con anhídrido maleico (MA-g-SEBS, un modificador/endurecedor térmico), el terpolímero de etileno-acrilato-glicidilo metacrilato (E-EA-GMA, un modificador de impacto elastomérico reactivo) y el etileno-etilo-acrilato (EEA, modificador de impacto elastomérico no reactivo), y se extruyó en filamentos utilizando una extrusora de doble tornillo para la potencial aplicación en la creación de prototipos, herramientas y pruebas de piezas, o piezas internas de uso final de máquinas pequeñas y automóviles10. En otro enfoque, Verma et al. desarrollaron un material de recubrimiento a base de poliuretano (PU) mediante la incorporación de SiO multifuncional2@ZnO nanoesferas núcleo-carcasa (4 % en peso) para lograr durabilidad y sostenibilidad en el transporte marítimo. Este recubrimiento polimérico mostró una transición de estado hidrófilo a hidrófobo (\u2012125,2 ° ± 2 °) y demostró una notable resistencia a la abrasión de la superficie, propiedades antibacterianas mejoradas (\u2012100%), antifúngicas (\u201295%) y antialgas (\u201290%) en comparación con solo PU para usarlo idealmente para proteger las superficies de acero contra la bioincrustación11. En un enfoque, Trakunjae et al. establecieron la optimización estadística de la mayor producción de copolímeros bacterianos de poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxihexanoato) [P(3HB-co-3HHx)] (un bioplástico de próxima generación) por Cupriavidus necator PHB-4/pBBR CnPro-phaCRp utilizando la metodología de superficie de respuesta (RSM) y evaluada por sus características. Las características de este polímero producido fueron similares a las comercializables P(3HB-co-3HHx) y exhiben su idoneidad para una amplia gama de aplicaciones12.
Los polímeros conjugados se consideran herramientas favorables para distinguir diferentes tipos de nanotubos semiconductores de carbono de pared simple, pero la síntesis de estos polímeros es una tarea desafiante debido al control inadecuado sobre los pesos moleculares y los lotes impredecibles/irrepetibles dificultan el escalado y las aplicaciones potenciales. Además, los catalizadores comerciales (homogéneos) con frecuencia necesitan condiciones y son casi imposibles de reciclar. Para superar estos problemas, Wasiak et al. desarrollaron un nanocatalizador heterogéneo compuesto por nanocables magnéticos de níquel (NiNWs) enriquecidos con nanopartículas de paladio (PdNPs) muy activas como herramienta de soldadura para sintetizar derivados de polifluoreno mediante policondensación Suzuki de monómero a base de flúor bajo radiación de microondas que ayudó a disminuir el tiempo de reacción de 3d a 1 h. Los derivados poliméricos sintetizados catalíticamente se utilizaron para extraer s-SWCNT específicos para validar su utilidad13.
En muchas áreas industriales, los polímeros reforzados con fibra (FRP) se utilizan ampliamente y ayudan a reducir el CO2 emisiones debido a sus notables características en el diseño ligero. Sin embargo, algunos materiales utilizados (por ejemplo, agentes de curado a base de petróleo) en el diseño de FRP tienden a mostrar efectos nocivos para el medio ambiente y la salud. Por lo tanto, es necesario desarrollar una alternativa sostenible. Por lo tanto, Walter et al. desarrollaron agentes de curado de base biológica (es decir, aminoácidos como biomoléculas) como alternativas sostenibles para las resinas epoxi en lugar de agentes de curado a base de petróleo dañinos para el medio ambiente (por ejemplo, agentes de curado a base de aminas) y demostraron las características termomecánicas mejoradas a través de métodos termocinéticos, que disminuyen notablemente los aspectos negativos de los compuestos epoxi14.
En conclusión, los polímeros sostenibles ofrecen una solución factible para abordar los problemas clave causados por los ejercicios desequilibrados en polímeros sintéticos. Los investigadores trabajan continuamente en el desarrollo de nuevos polímeros y materiales sostenibles teniendo en cuenta su complejidad en el reciclaje y el compostaje, el escalado de la fabricación bajo demanda, la reproducibilidad y la fijación de precios para una estrategia de economía circular hacia la sostenibilidad futura15,16. Sin embargo, todavía existen varios desafíos o limitaciones en términos de costo de energía, selectividad en el reciclaje o despolimerización, reciclabilidad, estabilidad funcional. Por lo tanto, se requieren amplias actividades de investigación para centrarse en estos desafíos mediante el diseño de nuevos monómeros, construcciones poliméricas y más química verde o protocolos sostenibles, así como métodos energéticamente eficientes para su producción y reciclaje de residuos poliméricos o compuestos.
Tomado y traducido de la Revista Nature.
