Retiran micro y nanoplásticos del agua aplicando un método de bajo costo

Es una estrategia desarrollada en la Universidad de São Paulo, en Brasil, mediante la cual se aplican nanopartículas magnéticas con capacidad de unirse a este tipo de contaminantes, lo que permite removerlos con la ayuda de un imán

Por José Tadeu Arantes  |  Agência FAPESP – Científicos de la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil, desarrollaron un nuevo método nanotecnológico de extracción de micro y nanoplásticos del agua. Los resultados de esta investigación, apoyada por la FAPESP, se dieron a conocer en el periódico científico Micron.

Tal como lo destacan sus autores, los microplásticos se han vuelto omnipresentes en el mundo contemporáneo. Detrás de la emergencia climática y de la acelerada extinción de especies y ecosistemas, constituyen quizá uno de los más importantes problemas ambientales de la actualidad. Están presentes en la tierra, en las aguas, en el aire y en el interior de los cuerpos de animales y humanos. Provenientes de productos de consumo comunes en el cotidiano y del desgaste de materiales más grandes, se lo ha hallado en todas partes y en los más diversos ambientes. Una fuente importante de los mismos es el lavado de ropas compuestas por fibras sintéticas, pues se desprenden de éstas y fluyen junto a la suciedad a través del agua desechada. De este modo, los microplásticos llegan al suelo, a las napas freáticas, a los ríos y finalmente al océano y a la atmósfera.

Los microplásticos propiamente dichos se definen como fragmentos de hasta un milímetro que constituyen un problema nítidamente identificable y visible. Con todo, los nanoplásticos, que son mil veces menores, están surgiendo como una amenaza aún más insidiosa. Sucede que estos últimos pueden atravesar barreras biológicas importantes y llegar a los órganos vitales. En un estudio reciente se detectó su presencia en el cerebro humano, por ejemplo.

“Estas partículas son invisibles a simple vista y no se las capta en los microscopios convencionales, lo que las vuelve aún más difíciles de detectar y remover de los sistemas hídricos”, comenta el investigador Henrique Eisi Toma, docente del Instituto de Química (IQ-USP) y coordinador del trabajo.

El procedimiento cuyo desarrollo se concretó en la USP comprende el empleo de nanopartículas magnéticas funcionalizadas con polidopamina, un polímero derivado de la dopamina, un neurotransmisor existente en el organismo humano. Estas nanopartículas poseen la capacidad de unirse a los micro y nanoplásticos, con lo cual hacen posible su extracción del agua mediante la aplicación de un campo magnético.

“La polidopamina es una sustancia que imita las propiedades adherentes de los moluscos marinos, capaces de fijarse en las superficies de manera extremadamente resistente. Al adherirse firmemente a los fragmentos de plástico existentes en el agua, permite que las nanopartículas magnéticas los capturen. Y con la ayuda de un imán, puede retirarse del líquido este material indeseable”, explica Eisi Toma.

Este proceso se ha mostrado eficaz en la remoción de micro y nanoplásticos del agua, especialmente en los sistemas de tratamiento. Pero además de retirar las partículas, el grupo de investigadores se encuentra abocado a concretar su degradación. Para ello los científicos utilizan enzimas específicas como la lipasa, que logra degradar el plástico PET en sus componentes básicos. Mediante la aplicación de las enzimas, el plástico se descompone en moléculas menores, que pueden reutilizarse en la producción de nuevos materiales plásticos. “Nuestro objetivo no es solamente extraer los plásticos del agua, sino también aportar a su reciclado de manera sostenible”, afirma el investigador.

El PET, politereftalato de etileno, que se utiliza como materia prima en la fabricación de botellas plásticas y otros artículos, es un polímero altamente contaminante cuya degradación genera ácido tereftálico [C₆H₄(COOH)₂] y etilenglicol [C₂H₄(OH)₂], que son ambos compuestos tóxicos. “La lipasa lo descompone en las formas iniciales, que pueden reutilizarse en la síntesis del nuevos PET. Nuestro estudio se enfocó en el PET, pero otros investigadores pueden juntar enzimas específicas para procesar plásticos distintos tales como poliamidas, nailon, etc.”, destaca Eisi Toma.

En el estudio al que aquí se alude, se sintetizaron nanopartículas magnéticas de óxido de hierro (II, III) [Fe₃O₄] mediante coprecipitación. Posteriormente se las revistió con polidopamina (PDA) a través de la oxidación parcial de la dopamina en una solución ligeramente alcalina para formar Fe₃O₄@PDA. Sobre este sustrato, se inmovilizó a la enzima lipasa. Y se empleó microscopía Raman hiperespectral a los efectos de monitorear en tiempo real el proceso de secuestro y degradación de los microplásticos.

La secuencia muestra la captura, la remoción y la producción de una imagen de los contaminantes (crédito: Henrique Eisi Toma)

Un problema complejo

La palabra “plástico” se aplica a una amplísima gama de materiales sintéticos o semisintéticos compuestos por polímeros, en la mayoría de los casos derivados de los combustibles fósiles. Su maleabilidad, flexibilidad, levedad, durabilidad y bajo costo los hace marcar presencia en incontables productos utilizados en el cotidiano. La preocupación con los residuos que genera ese uso superintensivo hizo que se buscasen alternativas. Una de ellas la constituyen los llamados bioplásticos. En lugar de elaborárselos con materias primas petroquímicas no renovables, los mismos derivan de fuentes renovables y biodegradables.

“La idea es buena. El problema radica en que antes de que se degraden completamente, los bioplásticos también se fragmentan y forman micro y nanobioplásticos. Y estos materiales, al ser biocompatibles, son aún más insidiosos, pues pueden entrar en interacción más directa con nuestros organismos desencadenando reacciones biológicas”, advierte Eisi Toma.

Otra información bastante preocupante que el investigador transmite es la que indica que el agua mineral embotellada puede estar más contaminada todavía con bioplásticos que el agua corriente tratada que llega a los grifos. “Sucede que esa agua tratada pasa por procesos de filtrado, coagulación y flotación que eliminan gran parte de los residuos. En tanto, el agua mineral, que es mejor en diversos aspectos, tales como su levedad, su riqueza en sales, su sabor, etc., no pasa por ese mismo tipo de tratamiento, pues ello destruiría sus propiedades. De este modo, si el ambiente en que se la capta está contaminado con bioplásticos, esas partículas llegarán al consumidor final”, comenta.

Tal como se desprende de todo esto, el desafío es grande y las respuestas no son obvias. La nanotecnología que ahora da a conocer Eisi Toma y sus colaboradores brinda una solución prometedora concerniente a un problema que está recién empezando a entenderse en toda su extensión. Y por ello el científico estimula a otros investigadores a avanzar en la búsqueda de soluciones. Y más todavía: convoca a los gestores públicos a abordar con seriedad el tema.

Puede accederse a la lectura de artículo intitulado Direct monitoring of the enzymatically sequestering and degrading of PET microplastics using hyperspectral Raman microscopy en el siguiente enlace: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0968432824001392?via%3Dihub.