ARS News Service
Agricultural Research Service, USDA
Jan Suszkiw, (301) 504-1630, jsuszkiw@ars.usda.gov

Electroactive polymers--plastics that expand or contract when stimulated by electricity--can now be made from plants rather than petrochemicals, according to Agricultural Research Service (ARS) scientists in Peoria, Ill.

There is now significant interest in the possible use of electroactive polymers in many industrial and biomedical applications, from light-emitting diodes and controlled-release devices to artificial muscles and environmental sensors. The material is typically petroleum-based, but ARS researchers Victoria Finkenstadt and J.L. Willett showed that plant polysaccharides like starch can work just as well.

Use of the polysaccharides in certain types of conductive polymers could leapfrog some of the pitfalls associated with using petroleum feedstocks, such as U.S. reliance on foreign suppliers, according to Finkenstadt, a chemist, and Willett, a supervisory chemical engineer with ARS' National Center for Agricultural Utilization Research in Peoria.

There, in the Plant Polymer Research Unit, the scientists created biobased polymers that bend and contract slightly when pulsed with electricity. In nature, many polysaccharides are natural insulators, meaning they obstruct the flow of electricity. However, the Peoria team devised a process for overcoming this so that the biopolymers conduct electricity at levels similar to synthetic products.

Cornstarch is an ideal starter material because it is inexpensive--about 20 cents a pound--and plentiful. In 2004, U.S. farmers planted nearly 81 million acres of corn and harvested approximately 12 billion bushels. (One bushel yields an average of 32 pounds of cornstarch.) By comparison, one of the synthetic polymers the scientists used, polyaniline emeraldine, costs $58 a gram.

One potential use for the biopolymers is in recharging of lithium batteries. Petroleum-based gels are now used, but Finkenstadt wants to find out whether the biobased polymers could shorten the recharging time, or hold the charge longer.

Read more about the work in the December 2005 issue of Agricultural Research magazine:
http://www.ars.usda.gov/is/AR/archive/dec05/plastic1205.htm

ARS is the U.S. Department of Agriculture's chief scientific research agency.

Plásticos hechos de plantas

Servicio Noticiero del Servicio de Investigación Agrícola (ARS siglas en inglés)
Departamento de Agricultura (USDA siglas en inglés)
Jan Suszkiw, (301) 504-1630, jsuszkiw@ars.usda.gov

Polímeros electroactivos--plásticos que se extienden o se contraen cuando estimulados por electricidad--ahora pueden ser hechos de plantas en vez de petroquímicos, según científicos con el Servicio de Investigación Agrícola (ARS) en Peoria, Illinois.

Ahora hay un interés considerable en el uso posible de polímeros electroactivos en muchas aplicaciones industriales y comerciales, desde diodos que emiten luz y aparatos de liberación controlada hasta músculos artificiales y sensores ambientales. Los materiales típicamente son a base de petróleo, pero los investigadores Victoria Finkenstadt y J.L. Willet del ARS mostraron que los polisacáridos de plantas, tales como almidón, trabajan igual de bien.

El uso de polisacáridos en ciertos tipos de polímeros conductivos podría evitar algunos de los problemas asociados con el uso de materiales básicos a base de petróleo, tales como la dependencia estadounidense en proveedores extranjeros, según Finkenstadt, quien es una química, y Willett, quien es un ingeniero químico con el Centro Nacional para la Investigación de Utilización Agrícola, mantenido por ARS en Peoria.

Allí, en la Unidad de Investigación de Polímeros de Plantas, los científicos crearon biopolímeros que se doblan y se contraen un poco cuando estimulados con electricidad. En la naturaleza, muchos polisacáridos son aisladores naturales, y por consiguiente ellos obstruyen la corriente de electricidad. Sin embargo, el grupo de Peoria desarrolló un proceso para superar esta obstrucción para que los biopolímeros conduzcan electricidad en niveles similares a los productos sintéticos.

La maicena es un material básico ideal porque es barata--con un costo de como 20 centavos por libra--y abundante. En 2004, los granjeros estadounidenses sembraron casi 81 millones de acres de maíz y cosecharon aproximadamente 12 mil millones de bushels. Un bushel rinde un promedio de 32 libras de maicena. En comparación, uno de los polímeros sintéticos que los científicos usaron, llamado polianilina emeraldina, cuesta 58 dólares por gramo.

Un uso posible para los biopolímeros es recargar las baterías de litio. Geles a base de petróleo se usan ahora, pero Finkenstadt quiere averiguar si los biopolímeros podrían reducir el tiempo para recargar, o detener la carga por más tiempo.

Lea más sobre esta investigación en la revista 'Agricultural Research' de diciembre 2005:
http://www.ars.usda.gov/is/AR/archive/dec05/plastic1205.htm

ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU.