Degradación abiótica del plástico
El plástico llena nuestros vertederos, hogares y océanos. La contaminación por plástico se cobra un precio enorme en la vida silvestre: Más de 700 especies, entre ellas tortugas marinas, peces y ballenas, comen plástico o se enredan en él. El plástico pronto superará a todos los peces del mar, y está en nuestra agua potable y en nuestros platos.
Sin embargo, la industria petrolera tiene previsto aumentar la producción de plástico en un 40% durante la próxima década. Impulsadas por un exceso de oferta de gas de fracturación, las plantas de plásticos están apareciendo por todo el país para convertir los combustibles fósiles en plástico. Además del creciente problema de los residuos plásticos, estas plantas petroquímicas contaminan el aire y el agua en los barrios.
Hay más de 30 plantas de plástico en proyecto, desde el valle del río Ohio hasta la costa del Golfo. Estas fábricas de plástico incluyen plantas de “cracker” de etano y de metanol, que procesan gas natural para crear plástico. Por ejemplo:
Hay más de 100 sustancias químicas preocupantes en la contaminación atmosférica de estos craqueadores, incluidos carcinógenos como el benceno, el tolueno, el etilbenceno y el xileno. La contaminación atmosférica de las instalaciones petroquímicas puede contribuir a los problemas de salud de las comunidades vecinas: asma, cáncer de pulmón, daños cerebrales y orgánicos, vómitos, diarrea y enfermedades cardiovasculares.
Revisión del estado actual de la degradación de polímeros: un enfoque microbiano
Al crecer en Singapur, no me cuestioné el papel del plástico. Duradero y barato, estaba en todas partes y todo el mundo lo utilizaba. No fue hasta que mi madre, concienciada con el medio ambiente, empezó a rechazar las bolsas de plástico de las tiendas e incluso a reutilizar el agua de la lavandería para tirar de la cadena, cuando llegué a comprender el impacto que el plástico tenía en nuestro entorno.
Porque la creciente producción mundial de plásticos -unos 100 millones de toneladas anuales- no sólo está obstruyendo los vertederos y amenazando nuestros océanos y la vida marina, sino que está acelerando el cambio climático.
El plástico es uno de los contaminantes más persistentes de la Tierra. Está hecho para durar, y lo hace, a menudo durante 400 años o más. Y en cada etapa de su ciclo de vida, incluso mucho después de ser desechado, el plástico genera emisiones de gases de efecto invernadero que contribuyen al calentamiento de nuestro mundo.
Un informe del Centro de Derecho Ambiental Internacional, publicado en mayo de 2019, concluyó que el impacto de la producción de plástico en el clima mundial este año equivaldrá a la producción de 189 centrales eléctricas de carbón. Para 2050, cuando se espera que la producción de plástico se haya triplicado, será responsable de hasta el 13% del presupuesto total de carbono de nuestro planeta, a la par de lo que emiten 615 centrales eléctricas.
Polímeros de biodegradación
Los científicos medioambientales, como los ecologistas y los biólogos, llevan décadas señalando que los materiales plásticos desechados en el mar representan una de las mayores amenazas para el medio ambiente. Alrededor del 90% de los residuos sólidos que se encuentran en los océanos son plásticos y de todo el plástico fabricado alrededor del 10% entra en la hidrosfera (Williams, 1999; Sheavly y Register, 2007; Scalenghe, 2018). Como no hay alternativas baratas a los plásticos, es difícil que los individuos y las industrias prohíban el plástico en su vida cotidiana. Sin embargo, como los plásticos tienen una baja tasa de biodegradabilidad ambiental, existe una creciente preocupación por la acumulación masiva en el medio ambiente que puede persistir durante siglos y asistimos a una gran demanda de soluciones para mitigar esta cuestión (Raddadi y Fava, 2019).
Es de suma importancia descubrir y desarrollar nuevos métodos y soluciones para el problema de la contaminación persistente por (micro)plásticos. Se está iniciando un nuevo campo de investigación en biotecnología marina, centrado en la contaminación por desechos marinos, como la degradación del plástico por microorganismos, que se abordará en este documento. En detalle, esta revisión cubre los aspectos de la degradación, biodegradación y valorización del reciclaje de plásticos y microplásticos, los tipos de polímeros existentes más comunes y sus usos, la producción de bioplásticos y la degradación mediada por microorganismos, incluyendo los métodos utilizados para detectar y analizar la biodegradación en condiciones de laboratorio, basándose en la literatura seleccionada desde 1964 hasta abril de 2020, en un total de 266 artículos. Además, se enumeraron varios microorganismos capaces de degradar plásticos/microplásticos, así como su eficacia para biodegradar diferentes tipos de polímeros. Nuestro objetivo era también resumir los métodos más útiles para la degradación y valorización del plástico. Esta revisión recopila los datos repartidos entre las distintas disciplinas y llenará las lagunas de conocimiento existentes en esta área, ayudando a los investigadores a establecer metodologías experimentales en su búsqueda de soluciones para mitigar el problema causado por la contaminación plástica.
Índices de degradación de los plásticos en el medio ambiente
Fig. 5Separación de la mezcla PP+HDPE/PS/ABS/PA/PC por el método de flotación por hundimiento con cloruro sódico: recuperación de los polímeros y densidad de la solución acuosa de cloruro sódicoImagen a tamaño completoSeparación de la mezcla de polímeros vírgenes con C2H5OHLa fracción PP+PPE se separa previamente con agua y alcohol etílico en polímeros individuales de PP y HDPE (Fig. 6). El PP, que flotaba, comenzó a separarse del HDPE cuando se utilizó una concentración del 23% v/v de C2H5OH, obteniéndose una recuperación del 95,60%. La separación completa del HDPE del PP se consiguió cuando se utilizó una concentración del 31% v/v. Sin embargo, la fracción de recuperación del HDPE fue mucho mayor (99,70%). Los resultados experimentales demostraron que las recuperaciones de HPDE y PP se produjeron para una densidad del medio acuoso de 0,935 a 0,955 g/cm3.
Fig. 6Separación del HDPE del PP mediante un proceso de hundimiento-flotación con una solución de alcohol etílico: recuperación de los polímeros y densidad de la solución acuosa de cloruro sódico.Imagen a tamaño completoSeparación de la mezcla de residuos plásticos postconsumo con NaCl y C2H5OHEn la Fig. 7 se representan seis fracciones de plástico separadas de los RSU. Los resultados mostraron que los residuos plásticos estaban compuestos principalmente por la mezcla 5 (37,5%) y las mezclas 3 y 4 con un 15,4 y 14,1%, respectivamente. Según las densidades estimadas de cada mezcla de separación, las mezclas mencionadas podrían estar relacionadas con los polímeros de PS, PP y HDPE. En menor medida, las mezclas 7; 9 y 10 representaban el 11,9; 8,5 y 12,4%, respectivamente, que podrían estar relacionadas con los polímeros de ABS, PA y PC con algo de PET y PVC. Sin embargo, las diferentes fracciones están mezcladas con cargas inorgánicas y aditivos, lo que hace que las propiedades varíen y que las muestras separadas sean impuras e inconsistentes.