Polímeros biodegradables: definición, preparación, propiedades, usos

Un polímero es una molécula formada por numerosas moléculas pequeñas llamadas monómeros que se unen para formar una molécula más grande. La palabra «polímero» se compone de dos partes: «poli» que significa «muchos» y «mer» que significa «unidad». Este diagrama ilustra cómo la composición química de un polímero se compone de numerosas unidades más pequeñas (monómeros) unidas entre sí para formar una molécula más grande. La polimerización es una reacción química que une los monómeros para formar un polímero.

Polímeros biodegradables

Los microorganismos destruyen los polímeros biodegradables en un tiempo adecuado, asegurando que los polímeros biodegradables y sus productos degradados tengan un bajo impacto ambiental. Los procesos catalizados por enzimas descomponen estos polímeros en pequeños segmentos y los microorganismos fabrican estas enzimas.

Método de preparación de polímeros biodegradables

Una técnica para hacer un polímero biodegradable es agregar grupos éster hidrolizables a la string del polímero. Se pueden insertar grupos éster en el polímero si se agrega el siguiente acetal a un alqueno que experimenta polimerización por radicales libres. Estas «conexiones débiles» serán descompuestas por enzimas.

Ejemplos de polímeros biodegradables

Debido a que los enlaces débiles inherentes a los poliésteres alifáticos son vulnerables a la hidrólisis catalizada por enzimas, constituyen una importante familia de polímeros biodegradables.

• Poli-β-hidroxibutirato-co-β-hidroxi valerato (PHBV): es un copolímero de ácido 3-hidroxibutanoico y ácido 3-hidroxipentanoico con enlaces éster que unen las unidades monoméricas.

Propiedades de PHBV:

• Es un polímero biodegradable que se degrada en el medio ambiente por acción bacteriana.
• El ácido 3-hidroxibutanoico le da al PHBV su rigidez, mientras que el ácido 3-hidroxipentanoico le da su flexibilidad.

Usos de PHBV:

• Para la fabricación de equipos ortopédicos.
• Como un tipo de material de embalaje especializado.
• En el caso de liberación controlada de fármacos.
• Ácido poliglicólico (PGA): la polimerización en string de un dímero cíclico de ácido glicólico, HO-CH ₂ COOH, produce poliglicólico.

• Ácido poliláctico (PLA): La polimerización del dímero cíclico del ácido láctico (HO-CH(CH ₃ )COOH) produce ácido poliláctico.

• Poli(ε-caprolactona) (PCL): la lactona del ácido 6-hidroxihexanoico se polimeriza en string para producirla.

• Nylon-2-Nylon-6: Nylon-2-Nylon-6 es un copolímero de poliamida alternante de glicina (NH ₂ CH ₂ COOH) y ácido aminocaproico (NH ₂ -(CH ₂ ) _{5 COOH).}

Propiedades de los Polímeros Biodegradables

1. Los polímeros biodegradables pueden mantener una fuerte integridad mecánica hasta que se degradan.
2. La degradación generalmente comienza en los grupos finales porque los polímeros biodegradables tienen una columna vertebral de carbono excepcionalmente fuerte que es difícil de romper.
3. Polímeros biodegradables no tóxicos
4. Las tasas de degradación de polímeros biodegradables se pueden controlar.
5. Los polímeros biodegradables también carecen de cristalinidad, lo que inhibe el acceso a los grupos finales.
6. Los polímeros hidrofílicos son polímeros biodegradables.

Ventajas de los polímeros biodegradables

• Es fácil reciclar polímeros biodegradables: estos polímeros no solo se degradan más rápidamente cuando se desechan, sino que también se pueden reciclar fácilmente de forma orgánica. Los biorresiduos reciclados pueden convertirse en abono o utilizarse como fuente de energía renovable para la producción de biogás, lo que ayuda a reducir los residuos de los vertederos.
• La cantidad de residuos generados se reduce: Dependiendo de la sustancia utilizada para producirlos y el método de eliminación, el plástico biodegradable se degrada en cuestión de meses.
• Reducción de las emisiones de carbono: una de las ventajas más notables de emplear polímeros biodegradables para fabricar bolsas de plástico en lugar del plástico tradicional es la enorme reducción de las emisiones de carbono durante todo el proceso de fabricación.
• Se reducen las emisiones de gases de efecto invernadero : Las emisiones de gases de efecto invernadero se reducen cuando se utilizan polímeros biodegradables en lugar de los plásticos tradicionales.
• Uso reducido de petróleo: El petróleo es un componente necesario en la síntesis tradicional de polímeros. No es de extrañar que el petróleo dañe el medio ambiente cuando se considera la cantidad de basura generada durante la refinación e incluso durante la extracción de petróleo del suelo.
• Consumen menos energía durante su fabricación: Los plásticos biodegradables utilizan menos energía a largo plazo y no requieren el reprocesamiento de combustibles fósiles para fabricar polímeros, a pesar de la mayor inversión inicial.

Desventajas de los polímeros biodegradables

• Para contener materiales potencialmente tóxicos, los rellenos sanitarios están diseñados para estar libres de humedad y herméticos. Estas condiciones anaeróbicas a menudo ralentizan la biodegradación, lo que ayuda a evitar que los vertederos liberen compuestos nocivos.
• Los polímeros biodegradables son excesivamente caros de producir.
• No son fáciles de conseguir.
• El reciclaje de plástico mezclado no es una buena opción para los polímeros biodegradables.

Usos de Polímeros Biodegradables

1. Estos se utilizan para los puntos de sutura después de la cirugía.
2. Los materiales de crecimiento de tejidos, los sistemas de liberación controlada de medicamentos, los reemplazos de plasma y otros artículos médicos incorporan con frecuencia polímeros biodegradables.
3. Estos se utilizan en productos agrícolas como recubrimientos y películas de semillas.
4. Estos también se ven en los envases de comida rápida y artículos de higiene personal.
5. Para aumentar la aireación y fomentar el crecimiento de las plantas, se utilizan polímeros biodegradables en y sobre el suelo.
6. Los polímeros biodegradables se emplean en la administración de medicamentos porque es necesario que el fármaco se libere gradualmente en lugar de todo a la vez, y que la píldora permanezca segura en el frasco hasta que llegue el momento de consumirla.
7. En la terapia génica se utilizan polímeros biodegradables.
8. Los polímeros biodegradables se emplean en agentes medicinales tales como fármacos anticancerígenos, antipsicóticos y antiinflamatorios en el sistema biodegradable.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿Cuáles son los ejemplos de polímeros biodegradables?

Responder:

 Los ejemplos de polímeros biodegradables son el poli-β-hidroxibutirato-co-β-hidroxi valerato (PHBV), el ácido poliglicólico (PGA), el ácido poliláctico (PLA), la poli(ε-caprolactona) (PCL) y el nylon-2-nylon- 6.

Pregunta 2: ¿Qué es el ácido poliláctico?

Responder:

El ácido poliláctico se produce polimerizando el dímero cíclico del ácido láctico (HO-CH(CH ₃ )COOH).

Pregunta 3: ¿Cuáles son los usos del valerato de poli-β-hidroxibutirato-co-β-hidroxi?

Responder:

Los usos del poli-β-hidroxibutirato-co-β-hidroxi valerato son:

1. Para la producción de dispositivos ortopédicos.
2. Como una forma única de material de embalaje.
3. Cuando se trata de la liberación controlada de medicamentos, hay algunas cosas a tener en cuenta.

Pregunta 4: ¿Qué es la poli ε-caprolactona?

Responder:

Para hacerlo, la lactona del ácido 6-hidroxihexanoico se polimeriza en string.