El término microplásticos ha entrado en el debate de la sociedad poniendo a los plásticos como un peligro ecológico inminente debido a la observación de fragmentos plásticos en todo tipo de ambientes. Estos fragmentos de plástico han sido encontrados en lugares acuosos como ríos, mares y lagos; dispersos en la tierra de cultivo o zonas aledañas a los rellenos sanitarios; e incluso suspendidos en el aire.
Los fragmentos plásticos han sido catalogados dependiendo de su tamaño como microplásticos (fragmentos menores de 5 milímetros); o nanoplásticos (fragmentos menores de 100 nanómetros o 1/10,000 milímetros). O bien, dependiendo de cómo se forman los fragmentos:
- Primarios (plásticos molidos deliberadamente para aplicaciones específicas).
- Secundarios (plásticos fragmentados por la degradación ocasionada por fuerzas naturales como luz solar, viento o agua).
En el consciente colectivo, el término plástico ha pasado de ser concebido como un material esencial para la vida moderna a un material desechable con un impacto negativo en la naturaleza. Esto debido al uso excesivo y mala disposición de los productos de un solo uso como botellas, bolsas, empaques rígidos o empaques espumados.
A pesar de que por normatividad todos los productos plásticos deben tener un símbolo que identifique el tipo de plástico, sólo un porcentaje muy bajo de la sociedad tiene una idea clara de lo que esto implica. Estos símbolos fueron concebidos para la identificación y clasificación de los plásticos, facilitar su separación y eventual reciclado.
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Del plástico al microplástico: cómo comienza la fragmentación
En el Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) se ha investigado desde hace años los procesos de pérdida de propiedades y fragmentación de materiales plásticos utilizados en aplicaciones de un solo uso. Por ejemplo, cuando una película de Polietileno de Baja Densidad (LDPE) está expuesta al ambiente (radiación UV del sol, altas temperaturas, viento y lluvia), algunas empiezan a rasgarse.
Los fragmentos desprendidos son todavía muy grandes para ser considerados microplásticos y será necesario un tiempo de exposición más largo para que se lleve a cabo una mayor fragmentación hasta la formación gradual de partículas de menor tamaño, aunque no siempre de una manera homogénea.
Como se puede ver en la Imagen 1, los fragmentos de la película son mucho mayores de 10 milímetros, los cuales no se pueden considerar aún como microplásticos, y unos pocos de entre 3 y 5 milímetros. Por el contrario, en los fragmentos del lado derecho, la mayor parte tienen tamaños por debajo de los 5 milímetros, por lo que pueden considerarse como microplásticos.
La diferencia entre ambos grupos de partículas fue el tiempo que estuvieron expuestas las películas al efecto degradante del calor y la luz UV, el cual evidentemente fue mayor para los fragmentos del lado derecho.
El amarillamiento como indicador de la degradación del plástico
Otro aspecto a considerar de los plásticos rasgados por exposición al ambiente es el amarillamiento que van sufriendo las películas de Polietileno de Baja Densidad. El amarillamiento de las películas de LDPE se produce por la oxidación del material con el oxígeno del aire y va acompañado de la reducción del tamaño de las moléculas de plástico.
Una molécula de plástico se puede imaginar como una cadena de hierro con cientos o miles de eslabones. La oxidación de la molécula va debilitando los eslabones y haciendo que se rompan en segmentos cada vez más pequeños, dando lugar a la fragmentación y el amarillamiento de los materiales plásticos.
En el caso de los Polietilenos, la oxidación y el rompimiento de las moléculas formarán segmentos de cadena tan pequeños que llegan a ser similares a una cera (parafina) o incluso todavía más pequeñas como grasas o aceites oxidados.
El destino ambiental depende del tipo de plástico
En un estudio contratado por una empresa privada a CIQA para determinar la biodegradación de películas de LDPE formuladas con un aditivo promotor de la oxidación que fueron expuestas a calor, luz UV y oxígeno dentro de una composta, se encontró que en el periodo de seis meses que establecen la norma mexicana NMX E-288 NYCE 2022 y la de Estados Unidos ASTM D6954 el 73% de la masa de las películas se mineralizó, es decir, fue transformado por los microorganismos presentes en la composta en biomasa, CO2 y agua.
Lo que se conoce como microplásticos es producido por la molienda o fragmentación de diferentes tipos de plásticos, pero ¿por qué es importante conocer el tipo de plástico que generó los microplásticos?
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Analicemos qué pasa con algunos plásticos al ser degradados por la acción del calor, luz UV, oxígeno y, en algunos casos, agua.
- En el caso del Polietileno de Baja Densidad (bolsas de supermercado), el Polietileno de Alta Densidad (HDPE) (botellas de leche, detergentes,…) y el Polipropileno (PP) (envases de alimentos, textiles para artículos sanitarios como cubrebocas,…) cuando son expuestos a calor, luz UV y oxígeno se van a transformar eventualmente en ceras y grasas oxidadas que son potencialmente biodegradables.
- El nylon, es un material muy utilizado en la fabricación de textiles, empaques para alimentos, entre otros, pertenece a una familia de plásticos conocida como Poliamidas (PA). Las proteínas, que consumimos y que forman parte de nuestro organismo, también pertenecen a la misma familia. La degradación ambiental de las Poliamidas puede dar lugar a la generación de compuestos conocidos como aminoácidos que pueden ser mineralizados por microrganismos en el ambiente.
- El Polietilén Tereftalado (PET) es uno de los plásticos más conocidos debido a su extendido uso como envases de agua purificada o refrescos y ha sido exitosamente degradado hasta la materia prima de origen por la acción de enzimas. Las enzimas son sustancias químicas que excretan los microorganismos para modificar, por ejemplo, la biomasa para descomponerla en los compuestos que puede asimilar. Esto indica que la reducción del tamaño de las cadenas del PET bajo la acción de factores ambientales y la ayuda de enzimas puede ser reducido a compuestos que pueden ser asimilados por microorganismos, tal como se ha observado con la Poliamida 4 o el nylon-2-nylon-6.
- El Poliestireno (PS) es un plástico muy utilizado en la fabricación de productos de un solo uso como vasos y cubiertos desechables, o para la fabricación de empaques espumados que se usan para mantener calientes los alimentos. La materia prima para la fabricación del PS es un compuesto químico llamado estireno, el cual es un material volátil, inflamable y muy tóxico. El rompimiento de cadena debido a la acción del calor, la luz UV y el oxígeno puede tomar un tiempo considerable y, eventualmente, llevar a la obtención de la materia prima de origen que puede provocar ecotoxicidad en sistemas de agua, suelo y aire.
Fragmentación, oxidación y evolución de los microplásticos
Haciendo un análisis de lo descrito en este documento se puede concluir que, durante la exposición de los materiales plásticos al ambiente los fenómenos de fragmentación y oxidación son procesos dinámicos que dan lugar a cambios en el tamaño de las cadenas de los plásticos, lo que va a producir la reducción de la resistencia mecánica y, como consecuencia, la generación de microplásticos. Además, las características de los microplásticos expuestos al ambiente van a cambiar todo el tiempo dando lugar a subproductos con potencial biodegradabilidad o, por desgracia, subproductos tóxicos.
Autores: Francisco Javier Rodríguez González*, Lizet García, Jesús Francisco Lara Sánchez, Mario Humberto Palacios Mezta. Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA). *francisco.rodriguez@ciqa.edu.mx
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