Sostenibilidad
¿Puede una ‘Métrica de Sostenibilidad’ frenar nuestra contaminación plástica?
Los plásticos, que consisten principalmente en polímeros, son una amplia categoría de compuestos orgánicos sintéticos o semisintéticos. Es su plasticidad lo que permite que los plásticos se moldeen en diferentes formas y tengan muchos usos valiosos.
Dado que el plástico es barato, versátil y estéril, encuentra muchas aplicaciones, incluyendo electrodomésticos, envases de alimentos, construcción e instrumentos médicos, añadiendo valor a nuestras vidas.
El uso de plástico durante las últimas décadas ha crecido sustancialmente y ahora genera alrededor de 450 millones de toneladas de residuos plásticos cada año. De hecho, representa al menos el 85 % de los residuos marinos totales. La gran mayoría de los residuos plásticos (46 %) se envía a vertederos, solo el 15 % se recoge para reciclaje y menos del 9 % se recicla. El resto se fragmenta en piezas más pequeñas o se incinera.
A medida que los plásticos se convierten en parte del registro fósil de la Tierra, conllevan graves consecuencias ambientales, de salud, sociales y económicas. Además, estudios recientes revelan una presencia creciente de diminutas partículas en nuestra agua y alimentos, agravando aún más estos problemas.
Un nuevo estudio por investigadores de la Universidad de Columbia ha descubierto que el agua embotellada vendida en tiendas puede contener de diez a cien veces más plástico de lo estimado previamente. Los plásticos encontrados en el agua estaban en forma de nanopartículas, que son mil veces más pequeñas que el ancho promedio de un cabello humano. Estas nanopartículas son tan diminutas que no pueden verse bajo un microscopio y pueden migrar al torrente sanguíneo a través de los tejidos del tracto digestivo o los pulmones. Una vez en nuestro torrente sanguíneo, estas diminutas partículas pueden distribuir químicos sintéticos nocivos por todo nuestro cuerpo y dentro de las células.
El estudio señala que, en promedio, se han detectado 240 000 partículas plásticas en un litro de agua, equivalente a dos botellas de agua de tamaño estándar. Estas partículas provienen de siete tipos de plásticos, con un 90 % de nanoplásticos y el 10 % restante de microplásticos.
Los microplásticos son fragmentos de polímero que van desde menos de 0,2 pulgadas hasta 1/25 000 de pulgada. Cualquier cosa más pequeña se categoriza como nanoplástico, medido en milmillonésimas de metro.
Este hallazgo ilustra que los plásticos se desprenden constantemente, al igual que desprendemos células de la piel. El desprendimiento continuo de diminutas partículas plásticas, que luego se fragmentan, subraya la importancia de usar recipientes de acero inoxidable o vidrio para reducir la exposición.
Al calificar el estudio como “excesivamente impresionante”, Sherri “Sam” Mason, directora de sostenibilidad en la Universidad Estatal de Pensilvania en Erie, quien no participó en el estudio, dijo:
“El cuerpo de trabajo que pusieron en esto fue realmente bastante profundo… lo llamaría innovador.”
Estudiando la estructura química y los riesgos de las nanopartículas
En 2018, Mason coautoró un estudio que encontró por primera vez la existencia de microplásticos y nanoplásticos en la gran mayoría (93 %) de las muestras de agua embotellada. En su estudio, descubrió que cada litro de agua contaminada contenía en promedio 300 partículas más pequeñas, así como diez partículas de plástico que eran más anchas que un cabello humano.
Así que, aunque ya se sabía que los nanoplásticos existían, en ese momento no era posible evaluar esas partículas, mucho menos descubrir si había más.
Ahora, según un nuevo estudio publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences en la tercera semana de enero de 2024, se ha demostrado una nueva tecnología que no solo puede ver, sino también contar y analizar la estructura química de las nanopartículas en el agua embotellada.
El nuevo enfoque, que se basa en la versión modificada de la técnica basada en láser conocida como espectroscopía Raman, podrá ayudar con eso. La microscopía de dispersión Raman estimulada, o SRS, mide cómo vibran las moléculas en respuesta a la luz y amplifica la señal en una gran magnitud que permite detectar la nanopartícula. Se espera que ayude a comprender si los polímeros, “la parte plástica del plástico”, dañan el cuerpo.
Este estudio fue el primero en utilizar microscopía en el mundo de los nanoplásticos. El equipo de investigación tomó tres marcas populares de agua sin nombre vendidas en EE. UU. y descubrió que contenían de 110 000 a 370 000 fragmentos plásticos en lugar de 300 por litro.
“Estas partículas pueden ser nanopartículas inorgánicas, partículas orgánicas y algunas otras partículas plásticas que no están entre los siete tipos principales de plástico que estudiamos.”
– Beizhan Yan, quien formó parte de la investigación y es profesor asociado de investigación en el Observatorio Terrestre de la Universidad de Columbia
La capacidad de esta tecnología para ver y analizar las nanopartículas brinda la oportunidad de comprender mejor los posibles riesgos para la salud humana, especialmente en bebés y niños pequeños, cuyos cerebros y cuerpos están en fase de desarrollo y son más vulnerables a exposiciones tóxicas.
Entre los diferentes tipos de contaminación plástica, los nanoplásticos son los más alarmantes debido a que son muy pequeños y pueden entrar en las células y tejidos de nuestros órganos principales. Una vez allí, estos fragmentos plásticos pueden depositar potencialmente químicos como metales pesados, ftalatos, bisfenoles, retardantes de llama y PFAS (sustancias per- y polifluoroalquiladas). Estos químicos que alteran el sistema endocrino (EDC) han provocado un aumento dramático en los costos de salud en EE. UU., alrededor de 250 mil millones de dólares solo en 2018, según la investigación.
Ya se ha observado que el pequeño tamaño de los microplásticos les permite absorber materiales tóxicos del medio ambiente e ingresar a la cadena alimentaria. Además, todos los químicos utilizados en la producción de plástico no solo entran en nuestros cuerpos junto con los plásticos, sino que también migran desde los plásticos a nuestros cuerpos, que tienen una temperatura más alta que el entorno externo.
Estos químicos luego ingresan a los riñones, el hígado y el cerebro. Posteriormente, se encuentran en los cerebros, corazones, hígados, riñones y pulmones de niños no nacidos, como se observó en estudios con ratones embarazados apenas 24 horas después de que la madre ingiriera o inhalara partículas plásticas.
“Se han encontrado micro y nanoplásticos en la placenta humana en este momento. Se han encontrado en tejidos pulmonares humanos. Se han encontrado en heces humanas; se han encontrado en sangre humana.”
– Phoebe Stapleton, coautora del estudio y profesora asociada en la escuela de farmacia de la Universidad Rutgers
La durabilidad de los microplásticos indica que representan riesgos ecológicos y de salud a largo plazo. Además, hallazgos recientes sugieren que eventos naturales como huracanes también contribuyen a esta contaminación al actuar como poderosos mecanismos de distribución. Esto representa una amenaza creciente para los ecosistemas y la salud humana a nivel global.
Resolviendo el problema de la contaminación plástica mediante una métrica de sostenibilidad
Mientras se utilizan nuevas tecnologías y enfoques para analizar nanopartículas previamente invisibles, también se están logrando avances en abordar el problema de la contaminación plástica. En un estudio reciente, investigadores de la organización sin fines de lucro dedicada a la investigación marina, la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), desarrollaron una métrica de sostenibilidad para el diseño ecológico de productos plásticos con baja persistencia ambiental. Cumplir con esta métrica se espera que genere beneficios ambientales y sociales.
El nuevo estudio comparó índices del impacto ambiental de los plásticos y sus sustitutos, lo que demostró que tener en cuenta la persistencia ambiental de los plásticos podría generar beneficios de cientos de millones de dólares para un solo producto de consumo.
Estos productos generalmente se diseñan equilibrando los compromisos entre el agotamiento de recursos y las preocupaciones ambientales. Este equilibrio es necesario porque, aunque existen marcos para estimar estos impactos, ninguno hasta ahora se ha desarrollado para la selección de materiales o la cuantificación de la persistencia ambiental. El estudio más reciente busca abordar esta brecha introduciendo métricas y métodos que ayuden a diseñadores, ingenieros y científicos a tomar decisiones de diseño informadas y a establecer prioridades de investigación.
Para ello, un nuevo estudio publicado en la revista ACS Sustainable Chemistry & Engineering ha desarrollado una métrica de sostenibilidad para el diseño ecológico de productos plásticos con baja persistencia ambiental.
A pesar de los riesgos que la contaminación plástica representa para la salud humana y los ecosistemas, el uso de productos plásticos sigue aumentando. Por lo tanto, limitar su daño requiere estrategias de diseño para productos plásticos que estén informadas por las amenazas que los plásticos suponen para el medio ambiente, según el estudio.
Con este fin, se ha desarrollado una métrica de sostenibilidad para el ecodiseño de productos plásticos, que busca mantener el rendimiento mientras garantiza una baja persistencia ambiental. El análisis identifica materiales y sus propiedades que merecen desarrollo, adopción e inversión para fabricar productos plásticos que sean menos impactantes ambientalmente pero funcionales.
“Lo importante es determinar cómo podemos diseñar materiales, productos y procesos funcionales, sostenibles y benignos que incorporen todos los principios de la ingeniería de materiales verdes en el futuro mundo en el que vamos a vivir.”
– dijo el autor principal Bryan James, científico de materiales e ingeniero
Añadió:
“¿Cuáles son el próximo conjunto de estrategias y herramientas que los ingenieros, diseñadores de productos e incluso el consumidor promedio pueden usar para tomar las mejores decisiones para el medio ambiente sin tener que sacrificar el rendimiento del producto?”
Para crear esta métrica, el estudio utilizó la tasa de degradación ambiental del plástico junto con estrategias establecidas de selección de materiales. Este enfoque se centró en el impacto ambiental y las características de diferentes materiales, proporcionando una guía basada en su persistencia en el medio ambiente.
Implementar una métrica de sostenibilidad para la persistencia ha sido un desafío debido a la histórica falta de datos exhaustivos sobre los diversos tipos de plásticos utilizados en los bienes de consumo. Sin embargo, con el acceso reciente a datos suficientes sobre las tasas realistas de degradación ambiental de una amplia variedad de plásticos, los investigadores ahora pueden ilustrar cómo cambiar un material por otro en el proceso de diseño puede reducir tanto el costo del producto como sus emisiones de gases de efecto invernadero.
Al considerar las propiedades de diferentes tipos de plásticos y utilizarlos estratégicamente, se pueden realizar cambios para minimizar la persistencia ambiental, ofreciendo beneficios sustanciales.
Por ejemplo, el estudio aplicó esta métrica para cambiar a materiales alternativos como acetato de celulosa y polihidroxialcanoatos para tapas de vasos de café de un solo uso. Este cambio podría reducir los costos ambientales para la sociedad en cientos de millones de dólares. Estas tapas, actualmente fabricadas con materiales como ácido poliláctico, polipropileno y poliestireno, contribuyen a aproximadamente el 5 % de todos los desechos plásticos recogidos en limpiezas costeras a nivel mundial. El acetato de celulosa y los polihidroxialcanoatos, aunque ligeramente más caros, tienen emisiones de gases de efecto invernadero más bajas que el ácido poliláctico y no persisten en el océano.
Al determinar a qué material cambiar, el estudio consideró si es mejor usar un material con menores emisiones de gases de efecto invernadero que persista más tiempo, o uno con emisiones ligeramente más altas pero menos persistencia. Con este fin, el estudio asignó un valor en dólares al costo ambiental de cada material.
“Simplemente fabricar productos que persistan menos por el hecho de no estar allí, o desaparecer más rápido, reduce ese costo para la sociedad enormemente.”
– dijo el autor principal Jame, investigador postdoctoral en el Departamento de Química Marina y Geoquímica de WHOI
Al tener en cuenta la persistencia de la tapa, que los diseñadores no consideran actualmente, el coasesor Christopher Reddy, científico senior del Departamento de Química Marina y Geoquímica de WHOI, dijo que esta métrica ha sido “innovadora”, ya que cambia la narrativa de definir el problema a llegar a soluciones.
Como coautor y coasesor Collin Ward, científico asociado en el Departamento de Química Marina y Geoquímica de WHOI, señaló, dado que los plásticos tienen alta utilidad, “no van a desaparecer pronto”. Sin embargo, todos están de acuerdo con el problema de la contaminación plástica y cuánto está filtrándose al medio ambiente. Ward dijo:
“El marco presentado en este estudio representa un importante primer paso hacia la solución de este problema mediante el diseño de materiales que simultáneamente satisfagan las necesidades de los consumidores y no persistan si se filtran incidentalmente al medio ambiente.”
Empresas que desarrollan soluciones novedosas para eliminar residuos plásticos
Con la contaminación plástica convirtiéndose en un problema crítico, muchas empresas en todo el mundo están trabajando en soluciones para eliminar los residuos plásticos de los cursos de agua, como:
1. SUEZ Group
Esta empresa europea se centra en la gestión del ciclo del agua y soluciones globales de reciclaje y recuperación de residuos. SUEZ Group tiene cerca de 1700 patentes y diez centros de investigación para proteger el medio ambiente.
Las acciones de la empresa cotizan en las bolsas Euronext de París y Bruselas y actualmente se negocian a EUR 19,83. En septiembre de 2023, firmó dos nuevos contratos para proyectos de agua y residuos para apoyar aún más la ambición de neutralidad de carbono de China para 2060.
2. Clearwater Mills
La empresa construyó Trash Wheels para abordar los residuos fluviales y hasta ahora ha recogido un total de aproximadamente 2 000 toneladas de basura. Su funcionamiento consiste en que los diques de contención se configuran en forma de V a lo largo del río con faldones de goma justo bajo la superficie del agua para atrapar la basura y canalizarla hacia la rueda hidráulica giratoria que eleva la basura fuera del río.
Conclusión
Para abordar el grave problema de la contaminación plástica, es crucial tanto comprender el problema como descubrir nuevos enfoques para enfrentarlo. Como hemos visto, se están realizando estudios para examinar los plásticos a nivel microscópico y evaluar la amenaza que representan para los ecosistemas y la salud humana. Además, los científicos están trabajando en diversas estrategias para reducir la producción de plástico y mejorar el diseño y los materiales de los productos plásticos. En conjunto, estos esfuerzos ayudan a diseñadores, científicos y empresas a generar un impacto significativo en la crisis de la contaminación plástica.
