Hoy en día, los materiales de fibra de carbono son casi omnipresentes en el mundo industrializado y se encuentran en todo, desde palos de hockey hasta aviones de pasajeros. Con decenas de miles de toneladas de fibra de carbono producidas cada año en todo el mundo, los científicos han buscado métodos útiles y rentables para reciclar el material.
Pero las fibras de carbono (cadenas de átomos de carbono unidos en una matriz) son especialmente difíciles de reciclar para convertirlas en nuevos materiales útiles.
“Por lo general, es un material tejido combinado con una matriz, a menudo hecha de epoxi o poliestireno, que lo mantiene unido”, dice Burl Oakley, distinguido profesor de biología molecular en la Universidad de Kansas. “Tienes una mezcla de tela y matriz, por lo que el objetivo es recuperar la tela para su reutilización y disolver la matriz sin crear nada tóxico o derrochador. Lo ideal es recuperar valor de ella”.
Ahora, solo detalles de un nuevo proceso biotecnológico Revista de la Sociedad Química EstadounidenseY, Oakley de KU y colaboradores de la Universidad del Sur de California desarrollaron un método químico para descomponer y eliminar la matriz de los polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP), de modo que las capas de fibra de carbono recuperadas exhiban propiedades mecánicas comparables a los sustratos de fabricación vírgenes.
Uno de los principales productos de degradación de la matriz es el ácido benzoico y, para recuperar valor adicional, Oakley desarrolló una versión genéticamente modificada del hongo Aspergillus nidulans que puede darse un festín con ácido benzoico para producir un valioso compuesto químico llamado OTA (2Z,4Z,6E). el ácido octa-2,4,6-trienoico). Según Oakley y sus colegas en el nuevo artículo, “Este representa el primer sistema que recupera un alto valor tanto del tejido de fibra como de la matriz polimérica de un CFRP”.
Oakley colabora desde hace mucho tiempo con el autor principal del artículo, Clay Wang, de la Universidad del Sur de California. “Hemos estado trabajando con su laboratorio durante años para desarrollar metabolitos secundarios en Aspergillusnidulans”, dijo Oakley. “Los metabolitos secundarios son compuestos que producen los hongos (la penicilina es el metabolito secundario arquetípico) que tienen actividad biológica, como inhibir a sus competidores, etc. La vía de la asperleína es algo que surgió de eso. La asperleína es un metabolito secundario. Tenemos una específicos pudimos activar la vía, y fue entonces cuando descubrimos que la OTA es una vía intermedia y que la OTA es un compuesto industrial potencialmente valioso”.
“La OTA se puede utilizar para desarrollar productos con posibles aplicaciones médicas, como antibióticos o fármacos antiinflamatorios”, dijo Wang en un comunicado emitido por la USC. “Este descubrimiento es importante porque muestra una forma nueva y más eficiente de convertir lo que antes se consideraba material de desecho en algo valioso que puede usarse en medicina”.
A continuación, Oakley dijo que su laboratorio de KU intentará hacer que sus hongos especializados sean más eficientes, dada la necesidad de escalabilidad y rentabilidad si el nuevo método de reciclaje de fibra de carbono se implementa a escala industrial.
“Desde que comenzó este trabajo, hemos desarrollado cepas que en realidad son mejores que las originales”, afirmó. “Estas nuevas cepas probablemente darán mejores resultados, pero tenemos mucho trabajo por hacer para diseñar este proceso en cepas mejoradas”.
En KU, el estudiante graduado de Oakley, Corey Jenkinson, se unió al estudio. En la USC, los coautores de Wang fueron Clarissa Oliver, Zehan Yu, Ben Miller, Maria Tangalos, Steven Knott y Travis Williams.