La luz solar puede descomponer el plástico marino en decenas de miles de compuestos químicos
Woods Hole Oceanographic Institution
Un nuevo estudio revela que la luz solar puede descomponer el plástico marino en decenas de miles de compuestos químicos, al menos diez veces más complejos de lo que se sabía hasta ahora.
Antes se pensaba que la luz solar sólo 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 aprendido recientemente que la luz solar también transforma químicamente el plástico en un conjunto de productos poliméricos, disueltos y gaseosos.
Ahora, un nuevo estudio descubre que esta reacción química puede producir decenas de miles de compuestos solubles en agua, o fórmulas. La descomposición en tantas fórmulas, en cuestión de semanas, es al menos diez veces más compleja de lo que se entendía hasta ahora.
«Las crecientes pruebas de que la transformación fotoquímica de los plásticos es un importante proceso de transformación en las aguas superficiales pone en entredicho una suposición muy extendida sobre la persistencia del plástico en el medio ambiente», según el artículo titulado Plastic formulation is an emerging control of its photochemical fate in the ocean, publicado en Environmental Science & Technology.
La comunidad científica, los responsables políticos, 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 directriz e indican que la luz solar no sólo 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 normalmente tiene algunos aditivos mezclados, en decenas de miles de compuestos que se disuelven en el agua», dice el coautor Collin Ward, científico asistente en el Departamento de Química y Geoquímica Marina de la WHOI.
«Tenemos que pensar no sólo en el destino y los impactos de los plásticos iniciales que se filtran en el medio ambiente, sino también en la transformación de esos materiales», señala Ward. «Todavía no sabemos realmente qué impactos pueden tener estos productos en los ecosistemas acuáticos o en los procesos biogeoquímicos, como el ciclo del carbono». Aunque la descomposición de los plásticos más rápidamente de lo esperado puede parecer algo positivo, no está claro cómo pueden afectar estos productos químicos al medio ambiente.»
El estudio examinó la descomposición bajo la luz solar de cuatro bolsas de plástico de polietileno de un solo uso procedentes de tres grandes minoristas que fabrican muchas bolsas de plástico -Target, CVS y Walmart- y las comparó con la película de polietileno puro. La mayoría de los plásticos, incluidas las bolsas de estos minoristas, no son sólo una resina base pura, sino que incluyen una compleja formulación de aditivos químicos para que el plástico se comporte o tenga un aspecto determinado. Hasta un tercio de la masa de cada una de las bolsas de plástico de los minoristas eran aditivos inorgánicos.
Los compuestos orgánicos producidos por la luz solar se analizaron en el Laboratorio Nacional de Altos Campos Magnéticos, que diseñó y desarrolló un espectrómetro de masas equipado con un imán de 21 teslas que alcanza la mayor resolución y precisión de masas del mundo. En esencia, el instrumento es la balanza más elegante del mundo, que permite a los científicos determinar la composición de las fórmulas producidas por la luz solar.
Los investigadores descubrieron que, bajo la exposición a la luz solar, las cuatro bolsas de los minoristas producían entre unas 5.000 fórmulas (para la bolsa de Target) y 15.000 fórmulas (para la bolsa de Walmart), mientras que la película de polietileno puro producía unas 9.000 fórmulas. El científico también descubrió que la composición de las fórmulas producidas era diferente entre los plásticos puros y los de consumo.
Muchos estudios anteriores sobre los plásticos marinos han utilizado generalmente polímeros puros, que son malos indicadores del plástico en el medio ambiente marino. El documento hace un llamamiento a la comunidad investigadora para que «tenga en cuenta las diversas fórmulas y las transformaciones de los plásticos en el océano impulsadas por la luz solar», con el fin de obtener una comprensión completa y precisa del destino y los impactos de la contaminación plástica marina.
«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 factibles y alcanzables para hacer plásticos menos persistentes en el futuro», dice el coautor Christopher Reddy, científico principal del Departamento de Química y Geoquímica Marina de la WHOI. «Con sólo modificar los ingredientes de sus recetas, la industria del plástico puede hacer que sus productos sean más susceptibles de descomponerse una vez que el producto alcance su vida útil».
«Hay mucho margen para que el mundo académico y la industria colaboren en este problema», añade Ward. «Una forma lógica de resolver el problema más rápidamente es trabajar con la gente que desarrolla los materiales y entender sus composiciones. En el mejor de los casos, podemos averiguar cómo se puede reformular el plástico para acelerar su degradación en productos que sean benignos o para minimizar la producción de compuestos que no lo sean.»
Un trabajo anterior de Ward, Reddy y el autor principal Taylor Nelson, investigador postdoctoral del Departamento de Química y Geoquímica Marina de la WHOI, muestra que las biopelículas que crecen sobre 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 trabajo dirigido por Walsh, el de Nelson también muestra que la composición del plástico, incluida la presencia de aditivos, influye en el alcance de este efecto.
Publicación originalAnna N. Walsh et al.; «Plastic Formulation is an Emerging Control of Its Photochemical Fate in the Ocean»; Environ. Sci. Technol.; 2021
