Primicia mundial: se aclara el proceso de degradación de plásticos biodegradables marinos

Shimadzu Techno-Research ha esclarecido, por primera vez en el mundo, el proceso de degradación de los plásticos biodegradables marinos. Estos resultados experimentales sirven de guía para el desarrollo de plásticos biodegradables marinos de mayor rendimiento, y actualmente reciben un flujo constante de solicitudes de evaluación por parte de los fabricantes de materiales.

Makoto Yasojima, Director General de la División de Negocios Ambientales de Shimadzu Techno-Research, quien lideró este desarrollo, declaró: «Los microplásticos en el océano se han convertido en un problema grave, pero no existe solución. Nos sentíamos frustrados, como si solo pudiéramos quedarnos de brazos cruzados y lamentarnos por la situación. Como empresa de análisis por contrato, nos preguntamos cómo podíamos contribuir y seleccionamos los plásticos biodegradables marinos, que se descomponen fácilmente en el océano, como objeto de nuestra investigación».

Makoto Yasojima, el tercero desde la izquierda en la última fila, fotografiado con miembros del equipo de investigación en el laboratorio de investigación tecnológica Shimadzu

Preocupaciones sobre los efectos nocivos de los microplásticos

Los microplásticos que se consideran un problema social se refieren a partículas de plástico con un diámetro de 5 mm o menos. Se cree que los residuos plásticos desechados, como bolsas y bandejas de comida, se descomponen en microplásticos debido a la erosión causada por el viento y las olas, así como por efectos químicos como la radiación ultravioleta y la temperatura. Cuando estas partículas entran al océano, los organismos marinos las ingieren, lo que provoca la acumulación de sustancias nocivas en sus cuerpos. Diversos estudios también sugieren que el consumo de este tipo de pescado puede afectar la salud humana. Además, los microplásticos que flotan en el océano no se pueden eliminar por completo, lo cual constituye otra gran preocupación.

Plásticos biodegradables como solución al problema de los residuos plásticos

Se están realizando esfuerzos a nivel mundial para abordar los problemas ambientales causados por los plásticos. Uno de ellos es el desarrollo de plásticos biodegradables. La biodegradación se refiere al proceso mediante el cual los compuestos orgánicos se descomponen en agua y dióxido de carbono por la acción de microorganismos como bacterias y hongos, y así se devuelven a la naturaleza. Sin embargo, los detalles de este mecanismo siguen sin estar claros. Lo mismo ocurre con los plásticos biodegradables marinos, diseñados para biodegradarse fácilmente en el océano, pero cuya seguridad tras su liberación en entornos marinos no se ha demostrado científicamente.

Yasojima afirmó: «Cuando la gente escucha la frase 'plásticos biodegradables marinos', tiende a imaginar que, incluso si estos materiales llegan al océano, se descompondrán y desaparecerán, por lo que son seguros. Sin embargo, el consenso entre los expertos fue prácticamente el contrario. ¿Qué ocurre exactamente en el océano y cómo causa la degradación? ¿Se degrada realmente o simplemente se descompone en microplásticos? En aquel entonces, se sabía muy poco».

El laboratorio estalló de emoción: “¡Podemos ver el proceso de degradación!”

La investigación comenzó en 2019. El primer paso fue obtener productos plásticos biodegradables marinos evaluados mediante métodos de prueba basados en las normas ISO. En ese momento, estos productos no estaban disponibles comercialmente. Afortunadamente, el equipo de investigación recibió información de que, al comprar café helado en una tienda de la prefectura de Kochi, se estaban distribuyendo pajitas de plástico biodegradable marino a modo de prueba. "Condujimos seis horas desde Kioto para comprar café helado y logramos conseguir algunas pajitas", recuerda Yasojima. Además, dado que se necesitaba agua de mar fresca con microorganismos para los experimentos, el equipo viajó desde su laboratorio de Kioto a la bahía de Osaka para recolectar muestras para cada prueba.

Esta diapositiva ilustra el comportamiento de biodegradación del material A en agua de mar (proporcionada por Shimadzu Techno-Research). El eje vertical muestra la biodegradabilidad (%) y el eje horizontal el período de prueba (días). La diapositiva indica que las muestras dentro del reactor se fotografiaron directamente, lo que permite correlacionar visualmente el proceso de degradación con la biodegradabilidad medida.

Al sumergir las pajitas en agua de mar, se formó una baba alrededor de ellas en aproximadamente un mes, que desapareció por completo en dos o tres meses. Tras confirmar la descomposición en condiciones experimentales, el siguiente reto fue cómo recolectar y analizar eficazmente solo la baba. Tras un proceso de prueba y error —intentando despegarla con pinzas o disolverla con disolventes orgánicos—, finalmente idearon el método de ultrafiltración. Al filtrar el agua que contenía la baba, lograron recuperar eficazmente solo los microorganismos y los productos de descomposición. Estos se examinaron posteriormente con un espectrómetro de masas de alta precisión para confirmar los cambios en la estructura molecular. Esto marcó la primera vez en el mundo que se capturaron las etapas intermedias de la descomposición.

Este estudio fue seleccionado para recibir financiación de la Organización para el Desarrollo de Nuevas Energías y Tecnología Industrial (NEDO) en 2020, y Shimadzu Techno-Research participó en el Proyecto de Desarrollo Tecnológico para la Implementación Social de Plásticos Biodegradables Marinos. El equipo de investigación no solo continúa con los estudios sobre plásticos biodegradables marinos, sino que también trabaja para establecer métodos de evaluación de plásticos biodegradables en entornos terrestres, que actualmente constituyen el principal mercado de plásticos biodegradables. Este proyecto recibió el premio "First a Dream Award", un galardón interno del Grupo Shimadzu que reconoce a los empleados que asumen retos de forma proactiva, impulsados por sus sueños y aspiraciones.

Comentario de Makoto Yasojima, Shimadzu Techno-Research