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Un proyecto que utiliza insectos como fuente de productos químicos para fabricar plásticos que luego pueden biodegradarse se presenta en el evento de otoño de 2023 de la American Chemical Society (ACS), una reunión híbrida que se llevará a cabo del 13 al 17 de agosto.

El progreso de los investigadores hasta la fecha incluye el aislamiento y la purificación de productos químicos derivados de insectos y su conversión en bioplásticos funcionales.

“Durante 20 años, mi grupo ha estado desarrollando métodos para transformar productos naturales, como la glucosa obtenida de la caña de azúcar o los árboles, en polímeros degradables y digeribles que no persisten en el medio ambiente”, dijo Karen Wooley, investigadora principal del proyecto. “Pero esos productos naturales se cosechan a partir de recursos que también se utilizan para alimentos, combustible, construcción y transporte”.

Así que Wooley comenzó a buscar fuentes alternativas que no tuvieran estas aplicaciones competidoras. Su colega Jeffery Tomberlin sugirió que podría usar los productos de desecho que quedaron del cultivo de moscas soldado negras, una industria en expansión que él ha estado ayudando a desarrollar.

Las larvas de estas moscas contienen muchas proteínas y otros compuestos nutritivos, por lo que los insectos inmaduros se crían cada vez más como alimento para animales y para consumir desechos. Sin embargo, los adultos tienen una vida corta después de que terminan sus días de reproducción y luego se descartan. A sugerencia de Tomberlin, esos cadáveres de adultos se convirtieron en el nuevo material de partida para el equipo de Wooley. “Tomamos algo que es literalmente basura y lo convertimos en algo útil”, dijo Cassidy Tibbetts, estudiante de posgrado que trabaja en el proyecto en el laboratorio de Wooley en la Universidad Texas A&M.

Cuando Tibbetts examinó las moscas muertas, determinó que la quitina es un componente importante. Este polímero a base de azúcar, no tóxico y biodegradable, fortalece el caparazón, o exoesqueleto, de insectos y crustáceos. Los fabricantes ya extraen quitina de los caparazones de camarones y cangrejos para varias aplicaciones, y Tibbetts ha estado aplicando técnicas similares utilizando enjuagues con etanol, desmineralización ácida, desproteinización básica y decoloración con lejía para extraerla y purificarla de los cadáveres de insectos. Ella dice que su polvo de quitina procedente de moscas es probablemente más puro, ya que carece del color amarillento y la textura grumosa del producto tradicional. También señala que obtener quitina de las moscas podría evitar posibles preocupaciones sobre algunas alergias a los mariscos. Algunos otros investigadores aíslan quitina o proteínas de las larvas de mosca, pero Wooley dice que su equipo es el primero que conoce en usar quitina de moscas adultas desechadas, que, a diferencia de las larvas, no se usan como alimento.

Mientras Tibbetts continúa refinando sus técnicas de extracción, Hongming Guo, otro estudiante graduado en el laboratorio de Wooley, ha estado convirtiendo la quitina de mosca purificada en un polímero similar conocido como quitosano. Lo hace eliminando los grupos acetilo de la quitina. Eso expone grupos amino químicamente reactivos que pueden funcionalizarse y luego entrecruzarse. Estos pasos transforman el quitosano en bioplásticos útiles, como hidrogeles superabsorbentes, que son redes de polímeros en 3D que absorben agua.

Guo ha producido un hidrogel que puede absorber 47 veces su peso en agua en solo un minuto. Este producto podría usarse potencialmente en suelos de tierras de cultivo para capturar agua de inundación y luego liberar lentamente la humedad durante las sequías posteriores, dice Wooley. "Aquí en Texas, estamos constantemente en una situación de inundación o sequía", explica, "así que he estado tratando de pensar en cómo podemos hacer un hidrogel superabsorbente que pueda abordar esto". Y debido a que el hidrogel es biodegradable, dice que debería liberar gradualmente sus componentes moleculares como nutrientes para los cultivos.

Este verano, el equipo está iniciando un proyecto para descomponer la quitina en glucosaminas monoméricas. Estas pequeñas moléculas de azúcar se utilizarán luego para fabricar bioplásticos, como policarbonatos o poliuretanos, que tradicionalmente se fabrican a partir de productos petroquímicos. Las moscas soldado negras también contienen muchos otros compuestos útiles que el grupo planea usar como materiales de partida, incluidas proteínas, ADN, ácidos grasos, lípidos y vitaminas.

Los productos fabricados con estos componentes químicos están destinados a degradarse o digerirse cuando se desechan, por lo que no contribuirán al problema actual de contaminación plástica. La visión de Wooley para ese proceso lo alinearía con el concepto de economía circular sostenible: “En última instancia, nos gustaría que los insectos se comieran el plástico de desecho como fuente de alimento, y luego los cosecharíamos nuevamente y recolectaríamos sus componentes para hacer nuevos plásticos. ," ella dice. “Entonces, los insectos no solo serían la fuente, sino que también consumirían los plásticos desechados”.

Los investigadores reconocen el apoyo y la financiación de la Fundación Welch y una donación privada.

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• Fuente: https://envirotecmagazine.com/2023/08/16/transforming-flies-into-degradable-plastics/