Plastiko hondakinetik farmazia industriara
Plastikoak munduko kontsumo-produktu sintetiko ugariena dira; 2021ean, 390 milioi tona metrikora iritsi zen urteko ekoizpena. Dituzten propietateei esker, hala nola pisu arina, kostu txikia eta prozesagarritasun erraza, aplikazio askotarako aukeratzen dira halako materialak; besteen artean, ontzi arinetarako, eraikuntzarako, elektronikarako, gailu biomedikoetarako eta energia biltegiratzeko.
Maila molekularrean, plastikoak monomero-kate luzeak dira, hau da, molekula baten errepikapenez sortutako kateak, eta kate horien mugimenduaren eta antolamenduaren araberakoak dira materialen propietateak. Nahiz eta polimeroen erabilerak abantaila handiak ekarri dizkion gizarteari, plastikoen kudeaketa ez da garatu ekoizpenaren erritmo berean; ondorioz, plastiko-hondakinen pilaketak eta mikroplastikoen presentzia eragin dira.
Nahiz eta gizartea kontzientziatzen ari den plastikoen kudeaketa jasangaitzaren inguruan eta plastikoen kontsumoa 10 milioi tona murriztu den 2017tik hona, plastiko asko ekoizten jarraitzea espero da. Hori dela eta, kontsumo ondorengo plastikoak kudeatzeko eta ahal den neurrian bizi berri bat emateko premia ikusi da, eta hori aztertzea da nire doktore-tesiaren helburua.
Polimeroen birziklagarritasuna
Europar Batasuneko Ingurumen Batzordea ahaleginak egiten ari da plastiko komertzialen jasangarritasuna areagotzeko, horretarako politika eta programa espezifikoak aplikatuz. Ahalegin horien artean, orain arteko ekoizpen lineala ekoizpen zirkularrera eraldatu nahi du, birziklapena bultzatuz; hau da, plastiko berriak ekoizteko, kontsumo ondorengo plastiko-hondakinak erabiltzea gomendatzen du, kalitate handiko iturri gisa.
Ekoizpen linealean, polimeroa sortzeko, monomeroak hartu eta polimeroaren sintesia egiten da. Ondoren, polimero hori prozesatzen da, nahi den produktua lortu ahal izateko; hau da, forma eta kolorea ematen zaizkio. Behin produktua kontsumitu ondoren, plastiko-hondakina zabortegian pilatu edo energia berreskuratzeko erabiltzen da (1. irudia).
Ekoizpen zirkularrean, berriz, plastikoari bizi berri bat eman nahi zaio, berriro ere kontsumo-produktu bilakatuz. Kasu honetan, lehenik, polimeroa sintetizatu eta prozesatzen da, ekoizpen linealean egiten den modu berean, baina, behin polimeroaren erabilera amaitzean, hondakinak bildu, eta espezializatutako industrietara eramaten dira. Industria horietan, plastikoari birziklapen-prozesu bat aplikatzen zaio, eta berriro ere erabilgarri egiten da (1. irudia).
Birziklapen-prozesuak garatu diren arren, oraindik bide luzea dago egiteko; izan ere, 2020an bildutako hondakinen % 23,4k zabortegian amaitu zuen, % 42 energia berreskuratzeko erabili zen eta % 34,6ri bakarrik eman zitzaion bizi berri bat (2. irudia). Hala ere, nabarmena da pixkanaka gero eta gehiago birziklatzen dela: 2006tik hona, % 117 igo da material birziklatuaren erabilera, eta zabortegietan utzitako hondakinak % 47 murriztu dira.
Zertaz hitz egiten dugu birziklapena diogunean?
Gaur egun, plastiko-hondakinak birziklatzeko prozesu ohikoena mekanikoki birmoldatzea da. Hala ere, prozesu horretan polimeroak propietateak galtzen ditu. Hori dela eta, birziklapen mekanikoak ziklo jakin batzuk bakarrik onartzen ditu, eta, azkenean plastikoa ezin da birziklatu modu horretan.
Zorionez bada plastikoari birziklatze-ziklo amaigabe bat emateko aukera, birziklatze mekanikoaren ordez birziklatze kimikoa aplikatuz. Birziklatze-metodo honek aukera ematen du polimero-kateak berriro ere monomero bihurtzeko, eta, hala, hasierako polimeroa berriz sintetiza daiteke. Beraz, behin eta berriz sor daiteke propietate berdineko plastiko birziklatua, eta, ondorioz, lehengai berriak erabiltzeko beharra gutxitzen da.
Nondik datoz polimeroak?
Garrantzi industriala duten polimero gehienak petrolioan oinarrituta daude; lehengaiak petroliotik findu eta polimerizazioetarako erabiltzen dira. Fintzeko prozesuan baldintza gogorrak erabiltzen dira, tenperatura eta presio altuak esaterako, eta, gainera, metanoa eta karbono dioxidoa —klima-aldaketaren erantzuleak— isurtzen dira atmosferara.
Kalte horiek murrizteko ahaleginean, oinarri biologikoa duten polimeroen erabilera industriala handitzen hasi da. Polimero horien artean ezagunenetariko bat azido polilaktikoa (PLA) da, zenbaitetan elikagaiak ontziratzeko erabiltzen dena. Polimero horren monomeroak landareetatik lortzen dira, eta, ondorioz, petrolioaren erabilera murrizten laguntzen du. PLA polimeroarekin batera, azken urteetan bada interesa erakartzen ari den beste polimero biooinarritu bat: polihidroxibutiratoa (PHB).
Zergatik da hain berezia polihidroxibutiratoa?
PHB polimeroak hesi-propietate bikainak ditu, hau da, ez die molekula txikiei polimeroan zehar iragazten uzten, eta, beraz, oso material aproposa da elikagaiak kontserbatzeko. Polimero honen berezitasun nagusia, ordea, jatorrian datza, mikroorganismo batzuek sortzen baitute beren barnean. Ondorioz, polimeroa mikroorganismoetatik erauzi, eta zenbait produktu sortzeko erabiltzen da, hala nola erabilera bakarreko mahai-tresnak eta elikagaientzako ontzi arinak (3. irudia).
Polimero hau, gainera, biodegradagarria da, eta horrek areagotu egiten du harekiko interesa, denborarekin naturara itzuliko baita ur, karbono dioxido eta biomasa moduan. Hala ere, PHBak badu eragozpen nagusi bat: garestia da, petrolioan oinarritutako polimero konbentzionalak baino garestiagoa. Horregatik, PHBa behin eta berriz erabiltzeko beharra ikusi dugu, erabilera bakarreko aplikazioetarako polimero errentagarria izan dadin.
PHB plastikoa ezin da mekanikoki birziklatu, prozesuak eskatzen duen tenperaturan degradatu egiten delako, eta, gainera, prozesuan zehar propietateak galduko lituzkeelako. Beraz, ondorioztatu dugu polimero honentzako birziklapen-prozesu egokiena birziklapen kimikoa dela.
Polihidroxibutiratoaren birziklapen kimikoa
Polimeroaren arabera, birziklapen kimikoa modu batera edo bestera egin daiteke, baina ikusi dugu egokiena hidrolisia egitea dela. Hidrolisi-prozesuan, ura erabiltzen da polimeroa zatitzeko eta, horrela, monomeroak lortzeko.
PHB polimeroaren hidrolisirako egokiena polimeroa uretan jarri eta tenperatura 180 °C-ra igotzea da, ikusi dugunez. Prozesuan laguntzeko, katalizatzaile natural bat ere gehitu da, eta 12 orduz utzi da erreakzionarazten. Denbora horren ondoren, produktua erresonantzia magnetiko nuklearra izeneko teknika baten bidez aztertu da, eta ikusi da lortutako monomeroa azido 3-hidroxibutirikoa dela.
Azido 3-hidroxibutiriko molekulak bide bat baino gehiago eskaintzen ditu birziklatzeko. Batetik, berriro ere PHB polimeroa sintetizatzeko aukera ematen du, horrela birziklapen-zikloa guztiz itxita. Hala ere, badira interes handiagoa duten beste zenbait aplikazio, bereziki kosmetika- eta farmazia-industriekin lotutakoak (4. irudia).
Kosmetikan, azido 3-hidroxibutirikoa azaleko zenbait gaixotasun tratatzeko erabiltzen da; haien artean, fotozahartzea, aknea, pigmentazioaren nahasmenduak eta psoriasia. Era berean, garrantzi farmazeutikoa duten konposatu ugari sintetizatzeko lehengaia da, hala nola agente antitumoralak, obesitatearen aurkako agenteak, antibiotikoak eta bitaminak.
Azido 3-hidroxibutirikoa beste bide batzuetatik ere lor daiteke, baina oso prozesu zailak izaten dira, eta produktu-kantitate oso txikiak lortzen dira. Beraz, ondorioztatu da molekula interesgarri hori lortzeko modu erraz eta jasangarria dela PHB polimeroaren hidrolisia. Gainera, natura zaintzeko aukera ematen du, plastiko-hondakin batetik hasiz garrantzi handiko lehengai bat lortzen baita.
Bibliografia
Idatzi zuk zeuk Gai librean atalean
Gai librean aritzeko, bidali zure artikulua aldizkaria@elhuyar.eus helbidera
Hauek dira Gai librean atalean Idazteko arauak
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
