Los plásticos seguirán desempeñando un papel importante en un futuro sostenible. Sin embargo, su dependencia actual de las materias primas de origen fósil tendrá que cambiar rápidamente. No solo para hacer que los plásticos sean más sostenibles, sino también para mejorar las opciones de fin de vida útil de estos materiales omnipresentes. PolySCOUT, una transferencia tecnológica de TNO, ofrece una solución de aprendizaje automático altamente efectiva que acelera el diseño de nuevos polímeros de base biológica.

La necesidad de un cambio

A pesar de lo útiles y prolíficos que son los plásticos en nuestras vidas hoy en día, su producción y eventual basura también representan serias amenazas para nuestro medio ambiente y nuestra salud. Además de su origen y las emisiones de gases de efecto invernadero relacionadas durante la producción, su impacto al final de la vida útil implica contaminación y microplásticos que se filtran en nuestro suelo y agua y, en consecuencia, en nuestros alimentos y cuerpos. Por lo tanto, la demanda de plásticos fabricados a partir de carbono renovable: plásticos reciclados, biomasa y CO capturado – está creciendo. Además, es necesario un diseño seguro y sostenible con opciones adecuadas para el final de su vida útil, como la reciclabilidad o la biodegradabilidad. Y eso requiere polímeros novedosos con las propiedades, las materias primas, los precios y la disponibilidad adecuados para permitir una transición sin problemas.

Avance rápido

El diseño y la implementación de nuevos polímeros suele llevar entre 20 y 30 años de investigación y desarrollo, documentación y ampliación. El alcance del diseño de polímeros es amplio y variado. Modelar materiales poliméricos y predecir su comportamiento es complejo. Además, los polímeros de origen fósil que se utilizan hoy en día han tardado casi 100 años en alcanzar su actual nivel de madurez de bajo costo y altamente efectivo. En su búsqueda de nuevos biopolímeros con las propiedades adecuadas, los productores de polímeros, los científicos de materiales y los propietarios de marcas no tienen 100 años y presupuestos ilimitados. Necesitan formas eficientes y económicamente viables de encontrar las soluciones adecuadas con las propiedades adecuadas para la transición de la industria del plástico para 2050. Con un marco de tiempo tan limitado para una tarea tan compleja, la aceleración del desarrollo es esencial.

Dos formas de acelerar

El conjunto de modelos PolySCOUT apoya el desarrollo de nuevos polímeros de dos maneras clave. Principalmente, los desarrolladores de polímeros, los científicos de materiales y los propietarios de marcas pueden introducir criterios de diseño para nuevos polímeros que abarcan propiedades mecánicas y físicas y, finalmente, también factores como el impacto ambiental, la seguridad, la disponibilidad de materias primas o la viabilidad económica. A continuación, PolySCOUT sugiere composiciones de polímeros que cumplen con esos criterios. Esto también se puede hacer a la inversa: los científicos que ya han desarrollado polímeros de base biológica asequibles y disponibles pueden utilizar los modelos PolySCOUT para descubrir nuevas aplicaciones potenciales para ellos. De esta manera, PolySCOUT ofrece la aceleración de ambos tipos de innovación.

Receta para el éxito

TNO ha diseñado una cartera única de modelos de aprendizaje automático basados en IA que pueden acelerar enormemente el proceso de investigación y descubrimiento de nuevos polímeros. Los modelos PolySCOUT aprenden de un conjunto de datos en constante crecimiento que incluye toda la investigación de TNO en esta área, fichas técnicas de materiales disponibles en el mercado, así como de unos 2.000 artículos científicos centrados en el desarrollo de polímeros. Los modelos despliegan algoritmos basados en datos que conectan importantes descriptores de polímeros con propiedades de polímeros relevantes para la industria. Como tal, estos algoritmos pueden predecir las propiedades de nuevos polímeros. Esta característica se puede utilizar para hacer coincidir un polímero nuevo con un perfil de propiedades requerido. Con estos modelos, los desarrolladores, los científicos y las marcas pueden identificar polímeros novedosos, seguros y sostenibles y validarlos en un entorno de laboratorio, lo que alimenta aún más los algoritmos de los modelos. Todo en una fracción del tiempo de un ciclo de desarrollo estándar.

Información tomada de TNO.