La contaminación por plásticos, es -junto al cambio climático y la extinción masiva de especies- uno de los grandes problemas medioambientales del planeta. Bastan unos pocos números para ilustrar la dimensión del gravísimo impacto ecológico de los polímeros no biodegradables.
La industria mundial del plástico produce más de 430 millones de toneladas al año, dos tercios de las cuales son productos de vida corta que en poco tiempo se convierten en desechos.
Sólo el 9% del plástico total se recicla, el 12% se incinera y el 79% restante acaba en vertederos o en el medio ambiente, fragmentándose en microplásticos -más tóxicos y nocivos cuanto más pequeños- que se introducen en la cadena trófica, en los tejidos y en las células, degradándose y emitiendo sustancias cancerígenas o disruptores endocrinos que se concentran en el siguiente nivel trófico. Todo ello está llegando ya a la cadena alimentaria humana.
Gran parte de esa basura plástica acaba llegando a los ríos y al mar. Diferentes estudios cifran entre 6 y 13 los millones de toneladas que llegan a los océanos cada año, flotando en las diferentes capas de agua y formando gigantescas islas de basura superficial, como el gran «continente de plástico» -con una superficie estimada de entre 700.000 y 16 millones de km², es decir, más grande que Nueva Guinea- en el vórtice de corrientes oceánicas del Pacífico Norte.
Conocer la catastrófica dimensión de este problema nos ayuda a comprender lo sencilla y brillante que es la solución a la que han llegado un grupo de investigadores de la Universidad de California en San Diego (EEUU) liderados por Han Sol Kim, coautor del estudio que publica la revista Nature Communications.
Si el problema es que el plástico tarda entre 50 y 600 años en descomponerse porque apenas hay microorganismos capaces de atacarlo enzimáticamente y biodegradarlo… ¿por qué no incorporar al polímero esporas de las especies bacterianas que sí son capaces de «comerse» este material?.
Este equipo de científicos californianos han incrustado en un polímero de poliuretano termoplástico esporas de una cepa de Bacillus subtilis capaz de atacarlo y degradar rápidamente -en unos cinco meses- este plástico una vez que se desecha.
Sólo se degrada cuando se convierte en basura
Tiras de poliuretano termoplástico simple (arriba) y ‘vivo’ (abajo) en diferentes etapas de descomposición durante cinco meses de estar en abono. Universidad de California
Este plástico ‘vivo’ inoculado con esporas bacterianas no compromete en absoluto la vida útil del material. Las esporas permanecen inactivas y latentes dentro del polímero durante el tiempo en el que cumple su función, y sólo se activan en determinadas condiciones, por ejemplo en presencia de nutrientes y humedad.
“Las esporas pueden permanecer latentes durante muchos años hasta que se exponen a entornos favorables que les permiten prosperar. Por ejemplo, la humedad y los nutrientes del suelo son buenos desencadenantes de la germinación de las esporas. Esto significa que es probable que estas permanezcan inactivas hasta que detecten estas características del suelo, que son escasos durante la vida útil del plástico”, explica el científico. Y también se pueden manipular genéricamente las cepas de B. subtilis para que las esporas se activen selectivamente en presencia de diferentes nutrientes.
Para evaluar la biodegradabilidad del material, los investigadores pusieron las tiras en entornos con abono tanto con microbios activos como estériles. Las instalaciones de compost se mantuvieron a 37 ºC con una humedad relativa que oscilaba entre el 44 y el 55%. El agua y otros nutrientes del compost provocaron la germinación de las esporas dentro de las tiras de plástico, que alcanzaron una degradación del 90% en cinco meses.
La técnica utilizada para extruir y moldear este polímero e introducir las esporas es muy versátil y se puede utilizar para producir otros muchos plásticos de diferentes composiciones y propiedades.
Las esporas añaden resistencia
Los plásticos biodegradables suelen debilitar las propiedades mecánicas de los polímeros, lo que limita sus aplicaciones y su vida útil. Pero en ese caso ocurre justo lo contrario. Los investigadores aseguran que este poliuretano termoplástico biodegradable es además un 40% más resistente que el poliuretano termoplástico tradicional sin esporas.
“El poliuretano termoplástico utilizado en esta investigación es un elastómero especial con una solidez excepcional. Añadiendo esporas como bioaditivo, mejoramos aún más su firmeza a la vez que facilitamos su degradación”, asegura Jon Pokorski, profesor de nanoingeniería en la Escuela de Ingeniería Jacobs de la Universidad de California San Diego y codirector del Centro de Ingeniería y Ciencia de Investigación de Materiales (MRSEC).
«Ambas propiedades mejoran enormemente simplemente añadiendo las esporas», señala Pokorski. «Esto es fantástico porque la adición de esporas lleva las propiedades mecánicas más allá de las limitaciones conocidas, donde antes existía un equilibrio entre resistencia a la tracción y capacidad de estiramiento».
Los investigadores no prevén ningún gran obstáculo para que esta nueva tecnología escale a nivel industrial y se convierta en habitual. “La extrusión es una técnica de procesamiento de polímeros muy utilizada en la industria, y las esporas ya se comercializan como suplementos probióticos comestibles. Dado que menos del 1% de adición de esporas es suficiente para desarrollar plásticos resistentes y degradables, el coste de producción no sería muy superior al del tradicional”, asegura Sol Kim.
Los autores del estudio confían en que este enfoque abra caminos para mitigar la contaminación plástica global y que el nuevo tipo de plástico ‘vivo’ pueda ayudar a reducir la gravísima huella medioambiental de esta industria.