Luz solar simulada revela cómo desaparecen cada año el 98% de los plásticos en el mar

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basura plástica en la orilla del mar

La luz solar simulada aumentó la cantidad de carbono disuelto en el agua

Trillones de fragmentos de plástico flotan en el mar, lo que hace que se formen grandes "parches de basura" en las corrientes oceánicas giratorias llamadas giros subtropicales. Como resultado, los impactos en la vida oceánica están aumentando y afectando a organismos desde grandes mamíferos hasta bacterias en la base de la red alimentaria del océano.

A pesar de esta inmensa acumulación de plásticos en el mar, solo representa del 1 al 2 por ciento de los desechos de plástico que ingresan al océano. El destino de este plástico perdido y su impacto en la vida marina sigue siendo en gran parte desconocido.

Parece que las fotorreacciones impulsadas por la luz solar podrían ser un importante sumidero de plásticos flotantes en el mar. La luz solar también puede tener un papel en la reducción de plásticos a tamaños inferiores a los capturados por estudios oceánicos. Esta teoría podría explicar en parte cómo desaparecen cada año más del 98 por ciento de los plásticos que ingresan a los océanos. Sin embargo, sigue siendo rara la evidencia directa y experimental de la degradación fotoquímica de los plásticos marinos.

Un equipo de científicos del Instituto Oceanográfico Harbour Branch de la Florida Atlantic University, la East China Normal University y la Northeastern University realizaron un estudio único para ayudar a dilucidar el misterio de los fragmentos de plástico que faltan en el mar. Su trabajo proporciona una novedosa visión sobre los mecanismos de eliminación y las posibles vidas de algunos microplásticos seleccionados.

Para el estudio, publicado en el Journal of Hazardous Materials, los investigadores seleccionaron polímeros plásticos que se encuentran predominantemente en la superficie del océano y los irradiaron utilizando un sistema de simulador solar. Las muestras se irradiaron bajo luz solar simulada durante aproximadamente dos meses para capturar la cinética de la disolución plástica.

Veinticuatro horas fue el equivalente de aproximadamente un día solar de exposición fotoquímica en las aguas superficiales del giro del océano subtropical. Para evaluar la fotodegradación física y química de estos plásticos, los investigadores utilizaron microscopía óptica, microscopía electrónica y espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR).

foto disolución de plástico por la luz solar

Imagen: Una figura esquemática de la foto-disolución plástica y la biodegradación de carbono orgánico disuelto (DOC) en plástico.

Los resultados mostraron que la luz solar simulada aumentó la cantidad de carbono disuelto en el agua e hizo que esas pequeñas partículas de plástico fueran más pequeñas. También fragmentó, oxidó y alteró el color de los polímeros irradiados. Las tasas de eliminación dependieron de la química del polímero. Las soluciones de polímeros de ingeniería (plásticos reciclados) se degradaron más rápidamente que el polipropileno (por ejemplo, envases de consumo) y el polietileno (por ejemplo, bolsas de plástico, películas de plástico y envases, incluidas las botellas), que fueron los polímeros estudiados más resistentes a la fotodegradación.

Con base en la extrapolación lineal de la pérdida de masa plástica, las soluciones de polímeros de ingeniería (2.7 años) y las muestras del Giro del Pacífico Norte (2.8 años) tuvieron la vida más corta, seguidos del polipropileno (4,3 años), polietileno (33 años) y polietileno estándar (49 años), utilizados para cajas, bandejas, botellas para leche y jugos de frutas, y tapas para envasado de alimentos.

"Para los microplásticos más fotorreactivos, como el poliestireno expandido y el polipropileno, la luz solar puede eliminar rápidamente estos polímeros de las aguas oceánicas. Otros microplásticos menos fotodegradables, como el polietileno, pueden tardar décadas o siglos en degradarse incluso si permanecen en la superficie del mar", dijo Shiye Zhao, Ph.D., autor principal e investigador postdoctoral que trabaja en el laboratorio de Tracy Mincer, Ph.D., profesor asistente de biología/biogeoquímica en Harbor Branch de la FAU y Harriet L. Wilkes Honors College.

"Además, a medida que estos plásticos se disuelven en el mar, liberan compuestos orgánicos biológicamente activos, que se miden como carbono orgánico disuelto total, un importante subproducto de la fotodegradación plástica impulsada por la luz solar".

Zhao y sus colaboradores también verificaron la biodisponibilidad del carbono orgánico disuelto derivado del plástico en microbios marinos. Estos compuestos orgánicos disueltos parecen ser ampliamente biodegradables y una gota en el océano en comparación con el carbono orgánico disuelto marino disponible natural. Sin embargo, algunos de estos compuestos orgánicos o sus co-lixiviados pueden inhibir la actividad microbiana. El carbono orgánico disuelto liberado como la mayoría de los plásticos fotodegradados fue fácilmente utilizado por bacterias marinas.

"El potencial de que los plásticos liberen compuestos bioinhibidores durante la fotodegradación en el océano podría afectar la productividad y la estructura de la comunidad microbiana, con consecuencias desconocidas para la biogeoquímica y la ecología del océano", dijo Zhao. "Uno de los cuatro polímeros en nuestro estudio tuvo un efecto negativo en las bacterias. Se necesita más trabajo para determinar si la liberación de compuestos bioinhibidores de los plásticos fotodegradables es un fenómeno común o raro".

Las muestras en el estudio incluyeron microplásticos posconsumo de plásticos reciclados como una botella de champú y una lonchera desechable (polietileno, polipropileno y poliestireno expandido), así como polietileno estándar y fragmentos de plástico recolectados de las aguas superficiales del Giro del Pacífico norte. Se seleccionó al azar un total de 480 piezas limpias de cada tipo de polímero, se pesaron y se dividieron en dos grupos.

Artículo científico: Photochemical dissolution of buoyant microplastics to dissolved organic carbon: Rates and microbial impacts

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