Los plásticos biodegradables han entrado en el mercado como una solución potencial para reducir la contaminación causada por la mala gestión de los residuos plásticos. A pesar de ello, su uso representa solo el 0,3% de la producción mundial actual de plástico, aunque la producción está aumentando rápidamente y se espera que se cuadruplique para 2028.
Por definición, los plásticos biodegradables pueden usarse como fuente de energía en los procesos metabólicos microbianos, promoviendo su transformación en dióxido de carbono, agua, sales minerales y nueva biomasa. Sin embargo, la biodegradación completa de estos materiales suele estar condicionada a entornos controlados específicos, como instalaciones de compostaje o digestión anaerobia, mientras que la información sobre el comportamiento de los plásticos biodegradables en entornos naturales aún es muy limitada.
Para entender cómo se comportan los bioplásticos biodegradables en entornos naturales, es fundamental conocer sus características. Los factores bióticos, como el tipo y la concentración de microorganismos y las enzimas que exponen, son determinantes en la dinámica de biodegradación de estos materiales, puesto que ciertos microorganismos pueden descomponer más eficazmente los bioplásticos que otros, lo que resalta la importancia de la diversidad microbiana.
Por otro lado, los factores abióticos, como pH, temperatura y humedad, también juegan un papel crucial. En particular, el medio marino representa un entorno desafiante, dividiéndose en diversas zonas según la distancia desde la costa y la profundidad, las cuales tienen características únicas que condicionarán el impacto generado sobre estos materiales.
En este contexto, el proyecto MARINE CYCLE propuso abordar una necesidad global reflejada en los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la Agenda 2030, especialmente, en el objetivo 14, que enfatiza la importancia de investigar los efectos del plástico en los ecosistemas marinos.
El proyecto se basó en un profundo conocimiento sobre el medio marino y sus diferentes zonas, desarrollando un sistema que simula estas condiciones para evaluar de manera fiable el comportamiento de los bioplásticos en este entorno natural. Este sistema incluye protocolos metodológicos y una infraestructura de laboratorio diseñada específicamente para reproducir las condiciones del ambiente marino.
Esto representa un avance significativo en las herramientas disponibles para estudiar los procesos de biodegradación, fragmentación o desintegración y ecotoxicidad de los bioplásticos en este entorno. A continuación, se describen los análisis que conforman el sistema generado en el proyecto Marine Cycle:
Biodegradación de bioplásticos en el medio marino
El proceso de biodegradación ocurre en etapas secuenciales: biodeterioro (cambio inicial de las propiedades físicas y químicas del polímero), biofragmentación (desintegración de la estructura polimérica en fragmentos más pequeños y simples mediante escisión enzimática), asimilación (absorción de moléculas por parte de los microorganismos) y mineralización (producción de metabolitos oxidados). Cuando este tipo de procesos se dan en condiciones aerobias, es posible cuantificarlos según el grado de transformación del carbono polimérico en dióxido de carbono, dando lugar al grado de biodegradación.
En el medio marino, este proceso biológico ocurre lentamente debido, principalmente, a la baja temperatura del agua y a un contenido microbiano altamente diluido, lo cual se traduce en una dinámica de biodegradación ralentizada. Por ello, el sistema para la evaluación de la biodegradación de Marine Cycle consta de protocolos metodológicos adaptados para emular las condiciones reales del medio marino y de equipos de alta sensibilidad, con límites de detección lo suficientemente bajos para cuantificar concentraciones mínimas de dióxido de carbono.
Desintegración de bioplásticos en el medio marino
El sistema para la evaluación de la desintegración tiene gran interés industrial y ambiental, ya que constituye una herramienta para determinar la durabilidad de los productos que cumplen funciones directas en el medio marino, como las artes de pesca, y para conocer el tiempo requerido para la desaparición física de los residuos en caso de dispersión involuntaria.
Este sistema cuenta con acuarios diseñados para emular zonas bentónicas y pelágicas y sus resultados fueron validados al contrastarse con los obtenidos en zonas marinas naturales. Además de proporcionar el grado de desintegración de las muestras de interés, este sistema también permite evaluar el efecto del tiempo de exposición en el medio marino sobre las propiedades mecánicas y térmicas de los bioplásticos.
Ecotoxicidad de los bioplásticos en especies marinas
Además de estudios de biodegradación y desintegración, el sistema de Marine Cycle ha aplicado diferentes metodologías, con el apoyo de ECOTOX, un aliado tecnológico especializado en ecotoxicología y contaminación marina, para definir el efecto de los bioplásticos en diferentes organismos marinos, como Daphinias, erizos y microalgas.
La ecotoxicidad es uno de los indicadores que puede mostrar hasta qué punto los organismos vivos o el ecosistema completo pueden verse afectados por la inclusión de elementos extraños en el ambiente. Este punto es esencial en los procesos de aceptación de los productos en el mercado, siguiendo las directrices de la economía circular.
El proyecto Marine Cycle representa un avance significativo en la comprensión de la biodegradación, desintegración y ecotoxicidad de los bioplásticos en el medio marino. El sistema desarrollado en este proyecto se establece como una herramienta para la validación de productos innovadores más sostenibles en diferentes etapas de desarrollo, apoyando al sector industrial con sus compromisos ambientales y sociales.
Esto, a su vez, afianza la confianza del consumidor, promueve la apertura de nuevos mercados y aumenta la competitividad de las empresas, estando en línea con el llamado de la Comisión Europea para la protección ambiental.
Johana Carolina Andrade Chapal, Ph.D., investigadora en el Laboratorio de Biodegradación y Compostabilidad en AIMPLAS.
