Adiós a los microplásticos: el mar los disolverá sin dejar rastro gracias a una investigación japonesa

El problema de la presencia y proliferación de los microplásticos en el mar es una de las grandes preocupaciones de la sociedad, que ya sabe que este material proveniente del petróleo está presente en los mares y se introduce en la cadena trófica.

Este problema podría llegar a su fin si las bolsas, botellas, envases, etc., hechos con este contaminante material, no llegaran al medio acuático, una cantidad estimada entre 4,8 y 12,7 millones de toneladas de plástico acaban cada año en los océanos.

Microplásticos en el mar y en la tierra

Actualmente, la mayoría de los plásticos no son biodegradables, sino que se descomponen por la erosión en el medioambiente con el tiempo en pequeñas partículas llamadas microplásticos y nanoplásticos.

Problemas que se acumulan porque, a pesar de que no se tiraran más plásticos al mar, los que ya están siguen descomponiéndose con el tiempo que pasa en trozos más pequeños, en microplásticos o nanoplásticos.

Los microplásticos son piezas muy pequeñas de plástico que generalmente se consideran de menos de cinco milímetros de tamaño en al menos una dimensión. Los microplásticos pueden fabricarse para alcanzar ese tamaño, como los gránulos de resina utilizados para la producción de plástico, o degradarse a ese tamaño a partir de plásticos más grandes que se desechan en el medioambiente.

Nanoplásticos

Los nanoplásticos son aún más pequeños, pues generalmente se consideran de menos de una µm (micra). Como referencia, el diámetro de un cabello humano es de aproximadamente 70 micras.

Los microplásticos pueden fabricarse a ese tamaño, como los gránulos de resina utilizados para la producción de plástico, o degradarse a ese tamaño a partir de plásticos más grandes desechados en el medioambiente. Los nanoplásticos son aún más pequeños, generalmente considerados de tamaño inferior a una µm (micra).

Descubrimiento

Pero la investigación realizada por un equipo japonés, dirigido por Takuzo Aida en el Centro Riken para la Ciencia de la Materia Emergente (CEMS) ha dado nuevas esperanzas contra la lucha de los plásticos y el problema ambiental que supone.

Takuzo Aida es un prestigioso químico de polímeros conocido por su trabajo en los campos de la química supramolecular, la química de materiales y la química de polímeros.

Los investigadores japoneses han desarrollado un plástico duradero que no contribuye a la contaminación por microplásticos en nuestros océanos. El nuevo material es tan resistente como los plásticos convencionales y biodegradable, pero su particularidad reside en que se descompone en el agua de mar, por lo que sería el fin de los microplásticos.

Reducir la contaminación

Por lo tanto, se espera que el nuevo plástico ayude a reducir la dañina contaminación por microplásticos en el mar, que se acumula en los océanos y el suelo, y que finalmente entra en la cadena alimentaria. Estos hallazgos experimentales se publicaron el pasado 22 de noviembre en la revista Science.

Los científicos han estado intentando desarrollar materiales seguros y sostenibles que puedan reemplazar los plásticos tradicionales, que no son sostenibles y dañan el medioambiente.

Si bien existen algunos plásticos reciclables y biodegradables, persiste un gran problema. Los plásticos biodegradables actuales, como el PLA, suelen acabar en el océano, donde no pueden degradarse por ser insolubles en el agua.

«Como resultado, los microplásticos (fragmentos de plástico de menos de 5 mm) dañan la vida acuática y se introducen en la cadena alimentaria, incluyendo nuestro propio cuerpo», destacan los investigadores nipones.

Plásticos supramoleculares

En su nuevo estudio, Aida y su equipo se centraron en resolver este problema con plásticos supramoleculares: polímeros cuyas estructuras se mantienen unidas mediante interacciones reversibles.

Los nuevos plásticos se fabricaron combinando dos monómeros iónicos que forman puentes salinos reticulados, lo que les proporciona resistencia y flexibilidad.

En las pruebas iniciales, uno de los monómeros era un aditivo alimentario común llamado hexametafosfato de sodio y el otro era uno de varios monómeros basados ​​en iones de guanidinio.

Ambos monómeros pueden ser metabolizados por bacterias, lo que garantiza su biodegradabilidad una vez disueltos los componentes del plástico.

Nuevo material

«Si bien se creía que la naturaleza reversible de los enlaces en los plásticos supramoleculares los hacía débiles e inestables», afirma Aida, «nuestros nuevos materiales son justo lo contrario».

En el nuevo material, la estructura de los puentes salinos es irreversible a menos que se exponga a electrolitos como los que se encuentran en el agua de mar. El descubrimiento clave fue cómo crear estos enlaces cruzados selectivamente irreversibles.

Al igual que con el aceite y el agua, tras mezclar los dos monómeros en agua, los investigadores observaron dos líquidos separados. Uno era espeso y viscoso, y contenía importantes puentes salinos reticulados estructurales, mientras que el otro era acuoso y contenía iones salinos.

Desalinización y resalinización

Por ejemplo, al utilizar hexametafosfato de sodio y sulfato de alquildiguanidinio, la sal de sulfato de sodio se expulsó a la capa acuosa. El plástico final, alquil SP₂, se obtuvo secando lo que quedaba en la espesa capa de líquido viscoso.

La desalinización resultó ser el paso crítico, «sin ella, el material seco resultante era un cristal frágil, inservible. La resalinización del plástico colocándolo en agua salada provocó la reversión de las interacciones y la desestabilización de su estructura en cuestión de horas», revela el equipo investigador.

«Por lo tanto, tras crear un plástico resistente y duradero que aún puede disolverse en ciertas condiciones, los investigadores probaron su calidad», afirman desde el centro japonés.

No son tóxicos ni inflamables

Los nuevos plásticos no son tóxicos ni inflamables (es decir, no emiten CO₂) y pueden remodelarse a temperaturas superiores a 120 °C, al igual que otros termoplásticos.

Al probar diferentes tipos de sulfatos de guanidinio, el equipo logró generar plásticos con diferentes durezas y resistencias a la tracción, todas comparables o incluso mejores que los plásticos convencionales.

Plásticos degradables en el océano

Esto significa que el nuevo tipo de plástico puede personalizarse según las necesidades: «se pueden crear plásticos duros resistentes a los arañazos, plásticos similares a la silicona, plásticos resistentes a la carga o plásticos flexibles de baja tensión», describen.

Los investigadores también crearon plásticos degradables en el océano utilizando polisacáridos que forman puentes salinos reticulados con monómeros de guanidinio. Este tipo de plásticos se puede utilizar en la impresión 3D, así como en aplicaciones médicas o sanitarias.

Reciclable y fertilizante

Finalmente, los investigadores estudiaron la reciclabilidad y biodegradabilidad del nuevo plástico. Tras disolver el nuevo plástico inicial en agua salada, lograron recuperar el 91% del hexametafosfato y el 82% del guanidinio en forma de polvo, lo que indica que el reciclaje es fácil y eficiente. En el suelo, las láminas del nuevo plástico se degradaron completamente en 10 días, aportando fósforo y nitrógeno de forma similar a un fertilizante.

«Con este nuevo material, hemos creado una nueva familia de plásticos que son fuertes, estables, reciclables, pueden cumplir múltiples funciones y, lo más importante, no generan microplásticos», afirma Aida.