• Degradación térmica: por efecto de la temperatura

• Degradación hidrolítica: debido al contacto con el agua

• Fotodegradación: mediante la luz solar

• Biodegradación: efectuada por los microorganismos.

    Entenderemos por degradación de un polímero los cambios significativos que experimenta en su estructura química (pérdida de uno o más átomos de carbono en una cadena abierta o en un ciclo) bajo la acción de determinadas condiciones medioambientales, resultando en una pérdida de propiedades del material.

    Por lo tanto, un requisito indispensable para que los materiales poliméricos sean considerados degradables es que contengan grupos en la cadena principal que  puedan romper fácilmente sus enlaces por la acción de agentes externos de naturaleza física o química.

    Como consecuencia de la degradación, en un polímero pueden ocurrir cambios físicos o químicos. Los cambios físicos pueden consistir en la decoloración, pérdida del brillo superficial, formación de grietas, superficie pegajosa, erosión superficial y pérdida de propiedades como la resistencia a la tracción y el alargamiento. Los cambios químicos consisten en la rotura de cadenas, cambios en los sustituyentes laterales, aparición de reacciones de entrecruzamiento, etc...

    Por otra parte, es importante recalcar que cuanto más bajo sea el peso molecular de un polímero la degradación será más rápida y que, para los polímeros con mayor peso molecular, la combinación de grupos funcionales fotosensibles e hidrolizables hace más efectiva la degradación medioambiental.

    Degradación térmica

    En el procesado de polímeros interviene de forma muy directa el calor, y por este motivo la degradación térmica es de gran importancia. El proceso está acompañado por la ruptura de los enlaces covalentes de la cadena o de los grupos laterales como consecuencia del aumento de la temperatura.

    Dependiendo de la reactividad de cada radical se producirán unas reacciones u otras.

    Tanto si hablamos de fotodegradación como de degradación térmica, los mecanismos fundamentales de degradación de los polímeros están basados en los mismos principios. La única diferencia es que la fotodegradación tiene lugar a una velocidad más rápida que la degradación térmica y que los hidroperóxidos están térmicamente adheridos a los radicales reactivos en la degradación térmica.

    Una de las líneas de investigación más importante de la ciencia de los polímeros se encuentra dirigida al desarrollo de los polímeros termoestables, en los cuales el calor no produce pérdida de propiedades. Para conseguir este objetivo podemos actuar de dos formas: aumentando la rigidez del polímero o aumentando la cristalinidad. Y esto se consigue con la inclusión de grupos rígidos (anillos) en la cadena polimérica y también con polímeros estereoregulares. Estos dos hechos hacen aumentar la temperatura de reblandecimiento, con lo que la resistencia térmica se acentúa.

    Degradación hidrolítica

    La degradación hidrolítica de un polímero se produce como consecuencia del contacto del material con un medio acuoso. La penetración del agua dentro de la matriz provoca el inflamiento, ruptura de puentes de hidrógeno intermoleculares, hidratación de las moléculas y finalmente la hidrólisis de los enlaces inestables. La rotura de los grupos funcionales por hidrólisis, puede suceder tanto en los grupos situados en la cadena principal como en los sustituyentes laterales.

    El concepto de degradación de un polímero se asocia con el decrecimiento del peso molecular, por este motivo, es necesario que la cadena principal se rompa en diferentes puntos. Por tanto, aunque la hidrólisis pueda ocurrir tanto a grupos de la cadena principal como a sustituyentes, la degradación solo se entiende como tal si implica la hidrólisis de los grupos funcionales que estén situados en la cadena principal.

    Fotodegradación

    Es la degradación de polímeros debida al efecto de la luz solar. Ya hemos hablado un poco de ella en el apartado de la degradación térmica, concluyendo que la fotodegradación ocurre a velocidades más elevadas que esta otra.

    Existen dos maneras de obtener polímeros fotodegradables:

• Introduciendo en el polímero grupos funcionales sensibles a la radiación ultravioleta, como los grupos carbonilo, mediante la modificación del polímero o la  copolimerización con monómeros portadores del grupo carbonilo (como cetonas vinílicas).

• Introduciendo aditivos fotosensibles, catalizadores y peroxidantes que aceleren el proceso de degradación.

    La fotodegradación empieza con la producción del macro-radical (P’) en las regiones amorfas del sustrato polimérico. Este radical reacciona rápidamente con el oxígeno para dar el radical peróxido (POO’), que extrae un átomo de hidrógeno de la cadena principal del polímero para producir un grupo hidroperóxido (POOH). Este grupo está fuertemente adherido de manera que se producen los radicales altamente reactivos que permiten continuar el ciclo de degradación de la cadena en el polímero. El ciclo termina cuando se combinan dos radicales.

    Los plásticos contienen algunas imperfecciones que permiten reaccionar con la energía entregada por los rayos ultravioletas y eso puede llevar a cabo la degradación, lo que indica una tendencia natural a su desintegración.

    Aumentando artificialmente la presencia de algunos grupos funcionales (por ejemplo epoxi) en los plásticos, éstos se vuelven más susceptibles de ser fotodegradados. Esto se logra a través de modificaciones estructurales incorporadas a la síntesis del polímero. Por ejemplo, el polietileno puede volverse fotosensible a través de la introducción de los grupos carbonilos en la cadena polimérica.

    Otro método consiste en agregar complejos moleculares al plástico capaces de absorber los rayos ultravioletas. Esos complejos liberan radicales que catalizan la ruptura de la cadena polimérica.

    El factor condicionante para la fotodegradación es la presencia de luz para activar el proceso. Por lo tanto, los materiales enterrados en los rellenos sanitarios, bajo nieve y ocultos a la luz no se fotodegradan.

    La fotodegradación de los plásticos es útil para productos agrícolas y para una parte de la basura que queda en la superficie (aquella que flota en las aguas).

    De todas formas, con respecto a las aplicaciones en agricultura, hay cierta preocupación por los efectos de los productos formados por la fotodegradación del material que quedan en el suelo. Si bien algunos sostienen que éstos se biodegradan, no hay datos experimentales de que eso ocurra en un tiempo razonable al aire libre.

    Biodegradación

    El término biodegradación hace referencia a la transformación y deterioro que se produce en el polímero debido a la acción de enzimas y/o microorganismos como bacterias, hongos y algas. La biodegradación puede ser parcial o total.

    La biodegradación parcial consiste en la alteración en la estructura química del material y la pérdida de propiedades específicas.

    Por contra, en la biodegradación total el material es degradado totalmente por la acción de microorganismos con la producción de CO2 (bajo condiciones aeróbicas) y metano (bajo condiciones anaeróbicas), agua, sales minerales y biomasa.

    La biodegradación es el proceso por el cual bacterias, hongos, levaduras, gusanos y/o insectos descomponen o degradan algunos compuestos orgánicos a compuestos simples.

    Que este proceso se produzca dependerá de condiciones ambientales como temperatura, humedad, oxígeno y una población adecuada de microorganismos. Los distintos procesos metabólicos y enzimáticos intervinientes en la degradación generan productos asimilables por los mismos intervinientes o por el medio en general.

    Los plásticos en todas sus variedades son polímeros. Los polímeros naturales como el almidón u otros polisacáridos como las celulosas son biodegradables. La mayoría de los polímeros sintéticos no lo son. Esto último les confiere la característica de inertes, tan importante a la hora de envasar todo tipo de alimentos.

Pueden ser totalmente degradados por las bacterias que los producen, y por otras bacterias, hongos y algas.