El TPU se utiliza en multitud de aplicaciones. Es común su uso en la fabricación de componentes para automóviles, colchones, carcasas de dispositivos electrónicos o calzado. La mayoría de sus residuos acaban actualmente en el vertedero debido a que no existe un flujo de reciclaje específico para los poliuretanos.

Según explican en su investigación, publicada en Nature Communications, los científicos incorporaron al TPU esporas bacterianas de una cepa de Bacillus subtilis, que tiene la capacidad de descomponer materiales poliméricos plásticos. “Seleccionamos algunas cepas y evaluamos su capacidad para utilizar TPU como única fuente de carbono, luego elegimos la que creció mejor", explica Jon Pokorski, coautor de la investigación.

Las esporas bacterianas fueron diseñadas evolutivamente para sobrevivir a las altas temperaturas necesarias para la extrusión de TPU.

Las esporas bacterianas fueron diseñadas evolutivamente para sobrevivir a las altas temperaturas necesarias para la producción de TPU. Los investigadores utilizaron una técnica llamada evolución adaptativa de laboratorio para crear una cepa resistente a las temperaturas de extrusión. El proceso implica hacer crecer las esporas, someterlas a temperaturas extremas durante periodos de tiempo cada vez mayores y permitirles mutar de forma natural. Las cepas que sobreviven a este proceso se aíslan y se someten nuevamente al ciclo. Para evaluar la biodegradabilidad del material, las tiras se colocaron en entornos de abono tanto microbianamente activos como estériles. Las instalaciones de compost se mantuvieron a 37 grados centígrados con una humedad relativa que oscilaba entre el 44% y el 55 %. 

El agua y otros nutrientes del compost provocaron la germinación de las esporas dentro de las tiras de plástico, que alcanzaron una degradación del 90% en cinco meses. “Nuestro material se descompone incluso sin la presencia de microbios adicionales", destaca Pokorski. “Lo más probable es que la mayoría de estos plásticos no terminen en instalaciones de compostaje ricas en microbios. Por lo tanto, esta capacidad de autodegradarse en un entorno libre de microbios hace que nuestra tecnología sea más versátil”.

Bacillus subtilis es una cepa utilizada en probióticos y generalmente se considera segura para humanos y animales; incluso puede ser beneficiosa para la salud de las plantas. Los científicos aún están estudiando el resultado de la degradación del material, pero creen que cualquier espora que quede tras la degradación será probablemente inofensiva.

La mayoría de los residuos de TPU acaban en el vertedero debido a que no existe un flujo de reciclaje específico para los poliuretanos.

Las esporas también sirven como relleno fortalecedor, de forma similar a las barras que refuerzan el hormigón. El resultado es una variante de TPU con propiedades mecánicas mejoradas, que requiere más fuerza para romperse y exhibe una mayor capacidad de estiramiento. "Ambas propiedades mejoran enormemente simplemente añadiendo las esporas", asegura Pokorski. "Esto es fantástico porque significa que la adición de esporas mejora las propiedades mecánicas más allá de las limitaciones conocidas en las que existía un equilibrio entre resistencia a la tracción y capacidad de estiramiento".

Los investigadores ya están trabajando en la optimización del proceso para su uso a escala industrial. Pretenden aumentar la producción a cantidades de kilogramos, hacer evolucionar las bacterias para descomponer los materiales plásticos más rápido y explorar otros tipos de plásticos más allá del TPU. "Hay muchos tipos diferentes de plásticos comerciales que terminan en el medio ambiente; el TPU es sólo uno de ellos. Uno de nuestros próximos pasos es ampliar el alcance de los materiales biodegradables que podemos fabricar con esta tecnología", ha adelantado Adam Feist, coautor de la investigación.