Científicos convierten residuos plásticos y nitratos en aminoácidos esenciales mediante fotosíntesis artificial
Transformando residuos en materia prima química
La acumulación de residuos plásticos y la contaminación por nitratos representan desafíos ambientales globales. Desde los años cincuenta se han producido más de 8.000 millones de toneladas de plástico, con casi un 80 % destinado a vertederos o liberado al medio ambiente. Por otra parte, el exceso de nitratos en aguas subterráneas y ríos promueve la eutrofización y la proliferación de algas, afectando la salud humana y la biodiversidad acuática.
En este contexto, un equipo de la Universidad de Tianjin ha desarrollado un sistema de fotosíntesis artificial capaz de transformar simultáneamente PET postconsumo y nitrato disuelto en glicina, un aminoácido funcional ampliamente utilizado en alimentos, piensos y farmacéutica. El trabajo se publica en Nature Communications.
Catalizador diatómico Pd‑B: precisión molecular
El sistema utiliza un catalizador diatómico de paladio y boro (Pd‑B), que permite controlar la ruptura y recombinación de moléculas con alta selectividad:
- Sitios ricos en huecos de boro oxidan el etilenglicol (derivado de PET despolimerizado) a glicolaldehído, proporcionando la estructura de carbono.
- Sitios ricos en electrones de paladio reducen nitratos a amonio y amoniaco, suministrando el nitrógeno necesario para formar glicina.
El sistema alcanza 2,9 mmol de glicina por gramo de catalizador y hora, con una selectividad superior al 92 %, minimizando la formación de subproductos indeseados.
De botellas y ropa al aminoácido
El proceso fue probado con diversos residuos de PET: botellas, bolsas, ropa y polvo de envases. En todos los casos, el catalizador mantuvo rendimientos consistentes, demostrando robustez frente a residuos reales.
Un análisis teórico de escala indica que procesar 50.000 toneladas de PET al año podría:
- Evitar 104 kilotoneladas de CO₂ de incineración.
- Reducir la liberación de 147 kilotoneladas de nitrato al agua subterránea o al mar.
Esto evidencia el potencial de la tecnología para beneficios ambientales significativos y la transformación de residuos problemáticos en materia prima de alto valor.
Implicaciones para la economía circular y la química sostenible
Este desarrollo encaja en la tendencia emergente de convertir residuos en feedstock químico, utilizando energía solar como motor:
- Potencial aplicación en industria alimentaria, farmacéutica y de piensos.
- Complemento a estrategias de reciclaje tradicional, sin sustituir la reducción de envases y el manejo adecuado de fertilizantes.
- Abre la puerta a una gestión integrada de plásticos y nitratos, incorporando estos residuos de nuevo al sistema productivo.
Aunque actualmente se trata de pruebas de laboratorio, la investigación demuestra que la combinación de fotocatálisis y diseño preciso de catalizadores puede ofrecer soluciones innovadoras para el reciclaje químico y la economía circular.
[Este contenido procede de NATURE Lee el original aquí]
