La luz solar puede descomponer el plástico marino en decenas de miles de compuestos químicos

botella de plástico al sol

Las bolsas de los supermercados incluyen una formulación compleja de aditivos químicos

Alguna vez se pensó que la luz solar solo fragmentaba los plásticos en el medio marino en partículas más pequeñas que se asemejan químicamente al material original y persisten para siempre. Sin embargo, los científicos han averiguado más recientemente que la luz solar también transforma químicamente el plástico en un conjunto de productos poliméricos, disueltos y en fase gaseosa.

Ahora, un nuevo estudio encuentra que esta reacción química puede producir decenas de miles de compuestos o fórmulas solubles en agua. El desglose en tantas fórmulas, en cuestión de semanas, es al menos diez veces más complejo de lo que se creía anteriormente.

"La creciente evidencia de que la transformación fotoquímica de los plásticos es un importante proceso de transformación en las aguas superficiales que desafía una suposición generalizada sobre la persistencia del plástico en el medio ambiente", según el documento.

La comunidad científica, los formuladores de políticas, la industria y otros "asumen que la exposición a la luz solar simplemente fragmenta físicamente los macroplásticos en microplásticos, que posteriormente persisten para siempre en el medio ambiente", afirma el artículo, cuya autora principal es Anna Walsh, estudiante del Programa Conjunto de Oceanografía Química del Instituto Tecnológico de Massachusetts y la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI).

Los nuevos hallazgos, junto con los de la literatura, "desafían fundamentalmente esta guía e indican que la luz solar no solo ayuda a la fragmentación física del plástico, sino que lo altera químicamente, produciendo un conjunto de productos de transformación que ya no se parecen al material original".

"Es asombroso pensar que la luz solar puede descomponer el plástico, que es esencialmente un compuesto que típicamente tiene algunos aditivos mezclados, en decenas de miles de compuestos que se disuelven en agua", dice el coautor Collin Ward, científico asistente en el Departamento de Química Marina y Geoquímica del WHOI.

"Tenemos que pensar no solo en el destino y los impactos de los plásticos iniciales que se filtran al medio ambiente, sino también en la transformación de esos materiales", señala Ward. "Realmente aún no sabemos qué impactos podrían tener estos productos en los ecosistemas acuáticos o en los procesos biogeoquímicos como el ciclo del carbono. Si bien que los plásticos se descompongan más rápido de lo esperado puede parecer algo bueno, no está claro cómo estos químicos pueden afectar el medio ambiente".

Taylor Nelson

Imagen: El científico postdoctoral del WHOI Taylor Nelson (izquierda) y la estudiante de doctorado Anna Walsh examinan los plásticos expuestos a la luz solar en las instalaciones experimentales al aire libre del WHOI. Crédito de la foto: Institución Oceanográfica Woods Hole

El estudio examinó la descomposición a la luz del sol de cuatro diferentes bolsas de plástico de polietileno de consumo de un solo uso de tres importantes minoristas que fabrican muchas bolsas de plástico: Target, CVS y Walmart, y las comparó con una película de polietileno puro. La mayoría de los plásticos, incluidas estas bolsas de minoristas, no son solo una resina de base pura, sino que incluyen una formulación compleja de aditivos químicos para hacer que el plástico se comporte o se vea de cierta manera. Aproximadamente un tercio de la masa de cada una de las bolsas de plástico de los minoristas eran aditivos inorgánicos.

bolsas de plástico expuestas a la luz solar

Los compuestos orgánicos producidos por la luz solar se analizaron en el Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético, que diseñó y desarrolló un espectrómetro de masas equipado con un imán de 21 teslas que logra la mayor resolución y precisión de masas del mundo. Esencialmente, el instrumento es la escala más elegante del mundo, lo que permite al científico determinar la composición de las fórmulas producidas por la luz solar.

Los investigadores encontraron que, bajo la exposición a la luz solar, las cuatro bolsas de los minoristas producían entre aproximadamente 5.000 fórmulas (para la bolsa Target) y 15.000 fórmulas (para la bolsa Walmart), mientras que la película de polietileno puro producía alrededor de 9.000 fórmulas. Los científicos también encontraron que la composición de las fórmulas producidas era diferente entre los plásticos puros y de consumo.

Muchos estudios previos de plásticos marinos han utilizado generalmente polímeros puros, que son malos sustitutos del plástico en el medio marino. El documento pide a la comunidad de investigadores que "adopte las diversas formulaciones y las transformaciones de los plásticos en el océano impulsadas por la luz solar" para obtener una comprensión completa y precisa del destino y los impactos de la contaminación plástica marina.

descomposición de plásticos marinos

"Si el objetivo es comprender el destino y los impactos de estos materiales, necesitamos estudiar plásticos que sean representativos de los que realmente se filtran al medio ambiente, así como estudiar los procesos de meteorización que actúan sobre ellos", dice Ward.

"Estoy entusiasmado con este trabajo porque proporciona enfoques viables y alcanzables para hacer plásticos menos persistentes en el futuro", dice el coautor Christopher Reddy, científico principal del Departamento de Química Marina y Geoquímica de WHOI. "Simplemente modificando los ingredientes en sus recetas, la industria del plástico puede hacer que sus productos sean más susceptibles a la descomposición una vez que el producto alcanza su vida útil".

"Hay mucho espacio para que la academia y la industria colaboren en este problema", agrega Ward. "Una forma lógica de resolver el problema más rápidamente es trabajar con las personas que desarrollan los materiales y comprenden sus composiciones. Idealmente, podemos descubrir cómo se puede reformular el plástico para acelerar su degradación en productos que son benignos o para minimizar la producción de compuestos que no son benignos".

Un artículo anterior de Ward, Reddy y el autor principal Taylor Nelson, investigador postdoctoral en el Departamento de Química Marina y Geoquímica del WHOI, muestra que las biopelículas que crecen en el plástico en el océano impiden que la luz llegue a la superficie del plástico y pueden ralentizar la degradación del plástico por la luz solar. Al igual que el artículo dirigido por Walsh, el artículo de Nelson también mostró que la composición del plástico, incluida la presencia de aditivos, influyó en el alcance de este efecto.

La investigación se ha publicado en Environmental Science & Technology: Plastic Formulation is an Emerging Control of Its Photochemical Fate in the Ocean

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