Panorama de la crisis de contaminación plástica ¿Y los plásticos biodegradables?

Para sorpresa de nadie en términos ambientales estamos en problemas. Los "polímeros" o "plásticos", fundamentales en la vida moderna, tienen roles cruciales en áreas como transporte, alimentación, atención sanitaria y energía, contribuyendo a la sostenibilidad al ahorrar energía y preservar los alimentos, como señala un estudio realizado en 2022.

A pesar de sus beneficios, la producción anual de plástico supera las 380 millones de toneladas, es la fuente de más de 6,300 millones de toneladas de residuos desde 1950, con un aumento anual del 4%. Solo alrededor del 10% se recicla globalmente, según un reporte de Layla Filiciotto y Gadi Rothenberg  en 2021, quienes también indican que el aumento del PIB afecta la producción de plásticos, ya que las personas con mayores ingresos usan más estos materiales.

En el libro Plásticos en el ambiente acuático encontramos un planteamiento del panorama de México en torno a las regulaciones que se han estado impulsando en cuanto a plásticos y demás contaminantes.

La Ciudad de México fue pionera en México al regular los plásticos de un solo uso en 2003. Desde entonces, ha implementado prohibiciones progresivas, culminando en una amplia prohibición en 2021. Sin embargo, la falta de una regulación nacional unificada ha dificultado la aplicación efectiva de estas medidas.

Para abordar este desafío, México ha impulsado iniciativas como ECOCE y la creación de agencias operadoras para la gestión de residuos. No obstante, se requiere un marco legal nacional más sólido. Los incentivos económicos propuestos para el reciclaje son una herramienta importante, pero no son suficientes para impulsar una transición hacia una economía circular.

La ciencia en México ha tomado la iniciativa de impulsar la investigación y el desarrollo de alternativas sostenibles. Los avances en este campo son notables, destacando la creación de bioplásticos a partir de recursos naturales, el estudio de microorganismos que degradan plásticos, el análisis del ciclo de vida de estos materiales y la colaboración con expertos internacionales. Sin embargo, el escalamiento industrial, los costos y la falta de una regulación clara representan desafíos a superar.

A la par,  el aumento de los desechos electrónicos es un desafío crítico con repercusiones ambientales y de salud a largo plazo. Se espera que el volumen de estos desechos crezca debido a fallas en equipos, mayor consumo y rápida obsolescencia. Aunque el mercado global de reciclaje de equipos electrónicos está en aumento, solo el 17.4% se destina a la gestión de desechos electrónicos.

El aprovechamiento de cables eléctricos con recubrimiento de plásticos, enfocado en el cobre y el aluminio, junto con avances en separación magnética y degradación microbiana, presenta soluciones esperanzadoras, acompañado de uso de inteligencia artificial, automatización y robótica. En este trabajo se hace una presentación breve de las ideas y recopilaciones de investigadores que tratan dichos temas.

El problema de los plásticos convencionales

Los productos plásticos de un solo uso, desde botellas hasta bolsas, forman parte de nuestra cotidianidad y han dejado una marca notoria en nuestros ecosistemas, debido a la descomposición lenta o casi inexistente de estos materiales, lo que ha desencadenado su acumulación.

En este escenario de verdadera crisis, la búsqueda de soluciones efectivas se ha convertido en una prioridad un tanto alarmante. Los plásticos biodegradables parecen una opción.

A pesar de sus beneficios, los plásticos biodegradables enfrentan desafíos, como la necesidad de condiciones específicas para su descomposición efectiva. Además, surge la cuestión ética de equilibrar la conveniencia moderna con la responsabilidad ambiental. ¿Serán estos bioplásticos la solución definitiva o solo una parte?

Alternativas disponibles

En el artículo “Investigación actual en plástico biodegradables”, se identifican dos categorías de este tipo de plásticos: los fotodegradables y los biodegradables. Los primeros , similares a los convencionales, están principalmente compuestos de polímeros derivados del petróleo.

Su estructura permite que los enlaces se debiliten con la exposición a la luz solar o contienen aditivos que absorben la luz y descomponen el polímero. Aunque se fragmentan en pequeñas piezas, no se biodegradan por completo, especialmente en vertederos, donde tienen poco contacto con la luz solar.

Aunque algunos plásticos teóricamente pueden reciclarse, su degradación dificulta este proceso, lo que lleva a buscar alternativas como vertederos, incineración y diversos métodos de reciclaje.

La fabricación de plásticos implica un alto consumo de energía, emisiones de gases de efecto invernadero y generación de residuos peligrosos. En respuesta, la pirólisis surge como una opción más sostenible, convirtiendo plásticos en combustibles líquidos. La regeneración y recuperación de plásticos, mediante métodos físicos o químicos, son cruciales para reducir la demanda de nuevos materiales y minimizar la energía necesaria para la producción, como se muestra en el siguiente esquema:. 

Los plásticos biodegradables son polímeros que se desintegran naturalmente en condiciones específicas del ambiente. A diferencia de los plásticos convencionales, estos se descomponen en componentes más seguros en un tiempo mucho más corto. La acción de microorganismos como bacterias y hongos, junto con la exposición a luz y calor, acelera su descomposición. Al diseñarse para degradarse rápidamente en condiciones ambientales particulares, ofrecen la oportunidad de reducir la contaminación plástica sin comprometer la funcionalidad de los productos plásticos ni el bienestar del planeta.

La biodegradación, un proceso natural y vital

La biodegradación de plásticos es un proceso esencialmente natural que implica la descomposición de estos materiales por acción de microorganismos. En términos sencillos, los microorganismos, como bacterias y hongos, se alimentan de los componentes del plástico biodegradable, descomponiéndolos en moléculas más simples.

Este proceso se asemeja a un festín microscópico donde los enlaces químicos del plástico se rompen, transformando el material en pequeñas piezas que son más amigables para el entorno. Los productos finales son elementos naturales comunes en la biosfera, como agua, dióxido de carbono y biomasa (Figura 4).

¡Imagina un mundo donde los plásticos biodegradables son los superhéroes del medio ambiente! Se mezclan perfectamente en los ciclos naturales, reduciendo la basura y disminuyendo el impacto ambiental a largo plazo sustituyendo poco a poco los plásticos convencionales.

Algunos de los plásticos biodegradables más ampliamente empleados por ofrecer una alternativa más sostenible, ya que pueden descomponerse en materiales simples bajo condiciones ambientales apropiadas: ácido poliláctico (PLA), almidón biodegradable, polihidroxialcanoatos (PHA), polibutilenosuccinato (PBS), poliésteres alifáticos, copolímeros de ácido poliláctico y policaprolactona (PLA-PCL), poliésteres aromáticos.

Jan-Georg Rosenboom y colaboradores indican que  la biodegradación es una opción al final de la vida útil, principalmente para ciertos polímeros, pero debe realizarse solo en entornos industriales controlados para garantizar una digestión completa sin efectos secundarios no controlados, como la fuga de contaminantes o la formación de microplásticos.

En 2009, Jeong-Hoon Song y sus colegas exploraron los impactos potenciales de los materiales de embalaje biodegradables y su gestión, especialmente a través del compostaje. Es crucial que los fragmentos resultantes se utilicen completamente para evitar consecuencias ambientales y para la salud. Existen tecnologías para tratar residuos de envases plásticos, como la recolección integrada, la incineración con recuperación de energía y el reciclaje. Medir la cantidad de CO₂ liberada durante la biodegradación es crucial. Estos datos respaldan normas internacionales que evalúan la biodegradabilidad y el uso microbiano de plásticos en pruebas.

Tiempo después, en 2021, un grupo de investigadores propuso abordar tres brechas en los plásticos biodegradables: discrepancias entre los niveles reportados de biodegradación, condiciones en laboratorio versus entorno natural, y percepción pública versus destino real. La biodegradación depende de la estructura del material, las condiciones ambientales y las poblaciones microbianas. Su propuesta busca aclarar conceptos erróneos y realidades sobre la biodegradación para avanzar en la comprensión y aplicación de estos plásticos de manera más efectiva y responsable.

Aplicaciones y desafíos

Incluyen bolsas de compras, envases de alimentos, artículos desechables, envases para cosméticos, embalajes ecoamigables. Las ventajas de los plásticos biodegradables incluyen la reducción de residuos persistentes, un menor impacto en los ecosistemas, la disminución de la contaminación marina, el ahorro de recursos no renovables, la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, el respaldo a prácticas agrícolas sostenibles, así como la conciencia ambiental y un cambio cultural.

Una revisión mostró cómo los plásticos biodegradables afectan los ecosistemas acuáticos, pudiendo ser vectores de contaminantes y afectar la salud de los seres vivos. Los autores destacaron la necesidad de investigar la biodegradabilidad de los polímeros en diferentes entornos acuáticos y profundizar en la formación de microplásticos a partir de estos materiales en condiciones naturales.

La evaluación de la toxicidad y los riesgos potenciales, como la resistencia a antibióticos y la carga de metales pesados, requiere mayor atención en futuras investigaciones.

La descomposición de plásticos biodegradables varía según el entorno. En condiciones desfavorables como vertederos o áreas marinas profundas, es más lenta. Algunos investigadores han destacado la velocidad de descomposición de estos plásticos en compostaje, suelo y ambientes acuáticos, analizando factores biológicos y ambientales.

Según ASTM International, un polímero es compostable cuando el 90% de su carbono se convierte en dióxido de carbono, atravesando fases de biodeterioro, fragmentación y asimilación. La estructura química, grupos funcionales y condiciones ambientales como temperatura, oxígeno y pH influyen en su descomposición.

¡Imagina a los plásticos biodegradables como materiales con necesidades especiales! Algunos requieren la presencia de ciertos microorganismos o temperaturas elevadas para descomponerse como es debido.

Equilibrar la demanda creciente de bioplásticos con la seguridad alimentaria y la biodiversidad es como hacer malabares en una cuerda floja. Además, la producción puede costar más que los plásticos comunes. Necesitamos reglas claras y reconocidas mundialmente para asegurar que estos materiales sean auténticos. ¿Y qué tal explorar otras opciones sostenibles como el reciclaje o reducir el uso de plásticos?

¿Y el futuro?

El horizonte de los plásticos biodegradables se perfila esperanzador gracias a los avances tecnológicos y el creciente interés por la sostenibilidad. Es imperativo continuar investigando y perfeccionando estos materiales para acelerar su descomposición en determinadas condiciones, lo que ampliará sus aplicaciones en diversos contextos. Adaptar los procesos de descomposición a diferentes entornos ambientales puede potenciar su eficacia ecológica.

La colaboración entre gobiernos, empresas y la sociedad es clave para establecer regulaciones que fomenten prácticas sostenibles y faciliten la gestión global de residuos. La economía circular cobra relevancia al buscar minimizar el uso de recursos no renovables y reducir la generación de desechos mediante la reutilización y el reciclaje.

Aunque hay pruebas y certificaciones para los plásticos biodegradables, su adopción masiva enfrenta desafíos técnicos y económicos. Elegir estos plásticos representa un avance importante hacia un futuro más sostenible, aunque no constituye la única solución para combatir la contaminación plástica.

Fuentes consultadas:

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*Orlando Castro Reyna

**Dr. Luciano Da Silva

Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA)

 

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