Nanotecnología para soluciones ambientales

El aprovechamiento de residuos agroindustriales puede permitir obtener biopolímeros para la construcción de materiales biodegradables con propiedades como dureza, baja solubilidad al agua y resistencia al calor.

Los residuos plásticos son un problema grave a nivel mundial de contaminación, por lo que la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas (ENCB) del Instituto Politécnico Nacional (IPN) dirige sus esfuerzos para desarrollar alternativas para mitigar este problema ambiental con el diseño de materiales totalmente biodegradables pero mecánica y térmicamente resistentes para su uso cotidiano.

“Esta iniciativa surge como una opción para mitigar los enormes daños que el uso indiscriminado del plástico ha provocado al ambiente, la flora y la fauna del planeta”, señaló José Jorge Chanona Pérez, adscrito a la ENCB e integrante de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC).

El investigador reconoció que, aunque es difícil igualar las propiedades de resistencia mecánica, térmica e impermeabilidad de los plásticos, “es un reto que nos hemos planteado para desarrollar a partir de diversos residuos agroindustriales materiales avanzados, tomando como idea el imitar lo que ya hace la naturaleza para crear estructuras mecánicamente resistentes e impermeables”.

El especialista en ingeniería de alimentos y nanotecnología dijo que en México se usan materiales naturales como la cutícula de los agaves para cocinar mixiotes; hojas de maíz y de plátano para cocinar tamales y proteger quesos artesanales, las cáscaras de frutos del árbol del morro o jícaro se emplean para beber pozol —hecho a base de agua, azúcar y harina de maíz batida— y otras bebidas. Estos productos naturales ancestralmente han servido para cocinar, conservar, empacar y como utensilios para consumir o transportar alimentos, con los conocimientos que aportan la nano y biotecnología se plantea la posibilidad de ampliar su uso en sustitución del plástico.

Indicó que los nuevos materiales serían compuestos de diferentes productos biológicos, su propuesta es aprovechar la gran cantidad de residuos agroindustriales que se generan por el consumo y la producción de alimentos en el país y que ya no tienen un uso adicional después de haber sido desechados. “Creemos que a partir de la conjunción de estas ideas podríamos aportar alguna solución ambientalmente amigable y sostenible a los problemas que ocasiona el uso masivo de los plásticos”.

En la Ciudad de México se prohibirá el uso de globos, cápsulas de café y diversos plásticos en el año 2021 como acordó el Congreso local el pasado 9 de mayo con las reformas al artículo 25 de la ley de residuos sólidos en el que se plantea que se incremente el uso de plásticos compostables o biodegradables, por ello es importante contar con alternativas sustentables, añadió.

Los residuos con los que el investigador en alimentos trabajará son las cáscaras de nuez y huevo —para hacer tintas nanoestructuradas impermeables al agua—, ajo y desperdicios de agave que serían empleados como nanoestructuras de soporte que proveerían de resistencia mecánica, son impermeables y de alta dureza, además, ricos en celulosa, pectina, almidón y lignina. Mientras que frutas como manzana, mango y plátano servirían de materiales base.

El biopolímero lignina podría servir como material adhesivo, esto generaría una matriz base para desarrollar películas, utensilios y empaques biodegradables, por ejemplo, vasos térmicos, platos desechables o cualquier utensilio o recipiente para consumir, transportar o envasar alimentos que posean propiedades mecánicas y fisicoquímicas superiores a los materiales convencionales, explicó Chanona Pérez.

Otras aportaciones

Chanona Pérez en un equipo multidisciplinario ha creado micro y nanosensores para detectar y evaluar el crecimiento de bacterias prebióticas benéficas para la salud (como Lactobacillus plantarum), bacterias patógenas como Brucella abortus y Staphylococcus aureus, que afectan al ganado bovino y humanos; biosensores enzimáticos empleando nanotecnología, y técnicas electroquímicas. Aportaciones que les hicieron merecedores del Premio Nacional en Ciencia y Tecnología de Alimentos en la categoría Profesional en Tecnología de Alimentos en el 2013 y 2014, y una de las tesis doctorales del grupo de trabajo fue distinguida en el 2014 como Mejor Tesis del IPN en el área médico-biológica.

Otro de los numerosos reconocimientos que ha recibido su grupo ha sido la Cátedra Coca-Cola-Conacyt en el 2011 y el Premio a la Investigación en el área de desarrollo tecnológico por el proyecto “Técnicas de micro y nanotecnología aplicadas a la caracterización de materiales y construcción de dispositivos con aplicaciones en las ciencias biológicas” del IPN en el 2015.

“Me gustan los proyectos arriesgados, aunque parezcan de ciencia ficción o muy ingenuos. Soy naturalmente inquieto, por lo que habitualmente no me quedo con la primera opción, y esa es una filosofía que trato de transmitir a mis alumnos: que nunca tengan miedo de llevar a cabo sus ideas por muy ambiciosas que sean”, dijo.