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Plástico de hierba
Casi todos los plásticos que se venden hoy en día provienen del petróleo y no son biodegradables. Pero los investigadores de Metabolix en Cambridge, Massachusetts, están modificando genéticamente el pasto varilla para producir un polímero biodegradable que se puede extraer directamente de la planta.
Eso podría transformar la economía de la fabricación de polímeros biodegradables. Metabolix ya vende dicho polímero, pero es producido por bacterias que se alimentan de azúcares vegetales en costosos fermentadores. Un proceso basado en plantas, que podría utilizar cultivos cultivados en tierras marginales, requeriría menos equipo.
Oliver Peoples cofundó Metabolix con el biólogo Anthony Sinskey.
Esta historia fue parte de nuestro número de julio de 2013
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Metabolix estima que, en última instancia, podría vender sus polímeros de origen vegetal a menos de la mitad de los precios actuales. Mientras que los productos finales de hoy son artículos de nicho como bolsas de plástico biodegradables, los tipos de productos y empaques más utilizados podrían resultar económicos.
La visión de plantas a plásticos se ha apoderado del director científico de Metabolix, Oliver Peoples, un ex científico investigador del MIT, durante más de 20 años desde que él y su colega Anthony Sinskey, profesor de biología del MIT, descubrieron genes metabólicos que permiten que las bacterias que se encuentran en el suelo producen naturalmente un polímero conocido como PHA. Pero después de que fundaron Metabolix, tomó una década optimizar los sistemas metabólicos de las bacterias para producir cantidades útiles de PHA. Hacerlo en plantas es aún más difícil. Es mucho más complejo y requiere más tiempo diseñar una especie compleja y de crecimiento lento como el pasto varilla frente a una bacteria muy simple, dice Peoples.
Ahora, los científicos de plantas de Metabolix están trabajando de nuevo en la inserción de esos genes, además de otros que regulan el crecimiento, en plantas como la hierba varilla, la camelina y la caña de azúcar. En switchgrass, están persuadiendo a la planta para que produzca y almacene en sus tejidos un tipo específico de PHA, conocido como PHB, que se puede usar para fabricar productos moldeados por inyección, como carcasas de electrónica. La empresa también está trabajando en las etapas de producción química, incluida la extracción del PHB con disolventes y un método térmico para convertir el PHB en una sustancia química llamada ácido crotónico, que se puede utilizar como materia prima para polímeros. Una vez que se extrae el PHB o se produce el ácido crotónico, los restos de la hierba podrían quemarse como fuente de energía de biomasa que produce emisiones netas de carbono más bajas que los combustibles fósiles.
Izquierda: En una placa de Petri, los cultivos celulares derivados de las semillas de la hierba varilla se exponen a una solución que contiene bacterias modificadas genéticamente que transfieren nuevos genes a las células. Algunos genes, tomados de bacterias del suelo, alteran el sistema metabólico de la hierba para producir un polímero conocido como PHB.
Derecha: La producción de plásticos comienza con semillas de pasto varilla.
Izquierda: En una placa de Petri, los cultivos celulares derivados de las semillas de la hierba varilla se exponen a una solución que contiene bacterias modificadas genéticamente que transfieren nuevos genes a las células. Algunos genes, tomados de bacterias del suelo, alteran el sistema metabólico de la hierba para producir un polímero conocido como PHB.
Derecha: La producción de plásticos comienza con semillas de pasto varilla.
A la izquierda Con la ayuda de un medio de crecimiento, las células supervivientes se convierten en plantas cuyos genes modificados les permiten producir plástico.
Derecha: Los cultivos celulares se colocan en un medio que incluye un herbicida; las células que no lograron incorporar los nuevos genes se eliminan. (Las células modificadas incluyen un gen que les permite tolerar el herbicida).
A la izquierda Con la ayuda de un medio de crecimiento, las células supervivientes se convierten en plantas cuyos genes modificados les permiten producir plástico.
Derecha: Los cultivos celulares se colocan en un medio que incluye un herbicida; las células que no lograron incorporar los nuevos genes se eliminan. (Las células modificadas incluyen un gen que les permite tolerar el herbicida).
Izquierda: Después de varias semanas, las plantas se transfieren a gránulos de turba y luego se trasplantan en un invernadero.
Derecha: Meses después, la hierba cortada y seca está lista para procesos industriales para extraer el PHB.
Izquierda: Después de varias semanas, las plantas se transfieren a gránulos de turba y luego se trasplantan en un invernadero.
Derecha: Meses después, la hierba cortada y seca está lista para procesos industriales para extraer el PHB.
Las bolas de turba en el invernadero de Metabolix se guardan en bolsas de plástico para mantener la humedad. Las plantas jóvenes se prueban para asegurar que estén produciendo PHB. En el fondo, las hierbas maduran.
Izquierda: En un método prometedor para recuperar y usar el PHB, primero se coloca pasto varilla picado en una cámara de acero inoxidable.
Derecha: La cámara (a la derecha en la foto) se calienta a 300 ° C, descomponiendo el PHB en una sustancia química llamada ácido crotónico.
Izquierda: En un método prometedor para recuperar y usar el PHB, primero se coloca pasto varilla picado en una cámara de acero inoxidable.
Derecha: La cámara (a la derecha en la foto) se calienta a 300 ° C, descomponiendo el PHB en una sustancia química llamada ácido crotónico.
El gas de ácido crotónico se captura y enfría en un proceso de condensación adyacente a la cámara de calentamiento.
El ácido crotónico resultante, que se muestra aquí, es una materia prima clave para plásticos y productos químicos.
En un método prometedor para recuperar y usar el PHB, primero se coloca pasto varilla picado en una cámara de acero inoxidable.
Izquierda: Un proceso diferente y más intensivo en capital podría extraer directamente el PHB para usarlo en la fabricación de productos plásticos. Este método comienza poniendo la hierba picada en un disolvente, que libera el PHB.
Derecha: El líquido resultante está reservado.
Izquierda: Un proceso diferente y más intensivo en capital podría extraer directamente el PHB para usarlo en la fabricación de productos plásticos. Este método comienza poniendo la hierba picada en un disolvente, que libera el PHB.
Derecha: El líquido resultante está reservado.
Izquierda: se vierte otro disolvente.
Derecha: Esto permite que el PHB se precipite de la solución.
Izquierda: se vierte otro disolvente.
Derecha: Esto permite que el PHB se precipite de la solución.
Metabolix calcula que la hierba debe producir el 10 por ciento de su peso como PHB para ser económicamente competitiva con otras fuentes de plásticos biodegradables. La compañía ya casi ha duplicado el contenido de PHB en el pasto varilla, del 1,2 por ciento en 2008 al 2,3 por ciento el año pasado, incluido el 7 por ciento en las hojas. El proceso aún produciría algunas emisiones de carbono: el cultivo y la cosecha de plantas requieren fertilizantes a base de combustibles fósiles y máquinas que funcionan con combustibles fósiles. Pero Peoples predice que sería más limpio en general que producir plástico a partir de combustibles fósiles, aunque aún no se ha realizado un análisis completo. Por ahora, está ansioso por finalmente realizar su visión de plantas a plásticos. Esto es un testimonio de pura determinación, dice.