Una revisión de la biodegradabilidad de los plásticos en el océano

En los últimos años, la producción y el uso anual mundial de plásticos han aumentado significativamente. La mayoría de los plásticos son difíciles de biodegradar rápidamente y se transforman en partículas grandes o microplásticos cuando ingresan al océano, que pueden ser ingeridos o enredados por organismos marinos, lo que representa una amenaza para el ecosistema marino. La biodegradabilidad de los microplásticos depende de su composición química, la disponibilidad de nutrientes en el océano, las especies microbianas y el tiempo de procesamiento.
 
Como se muestra en la Figura 1, los microplásticos que se encuentran a una profundidad de 40 metros se biodegradan, de meses a años, para los microplásticos que se encuentran a una profundidad de 40 a 200 metros, y siglos para los microplásticos que se encuentran a mayor profundidad. Factores como el contenido de oxígeno, la temperatura, el fósforo y el nitrógeno son factores limitantes importantes para el crecimiento microbiano y la biodegradación de los microplásticos marinos. Los microplásticos pueden alterar el equilibrio microecológico en el océano, donde los microorganismos solo pueden ingerir una pequeña porción del nitrógeno activo, incluido el nitrógeno orgánico disuelto, el amoníaco y el nitrato. Un amplio consenso es que el contenido de nitrógeno es relativamente bajo a corto plazo, y la adaptabilidad de las microalgas a ambientes pobres en nutrientes las ha convertido en la especie dominante en el océano durante tres mil millones de años. Un estudio ha descubierto que las algas verdiazules en las partículas de microplásticos son más abundantes que las bacterias en el entorno marino circundante.

Figura 1 Degradación de los microplásticos en el océano - Del texto original
La Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM) y la Organización Internacional de Normalización (ISO) han publicado métodos para analizar materiales artificiales, plásticos, materiales sintéticos y su biodegradabilidad. Las normas ASTM e ISO también han desarrollado métodos de determinación del aliento para evaluar la biodegradabilidad en ambientes marinos. En condiciones aeróbicas, el requisito mínimo para que las muestras de plástico se biodegraden en dióxido de carbono es del 60% al 70%, con duraciones que oscilan entre 3 meses (ASTM D6691-09), 6 meses (ASTM D7473-12) y 24 meses (ISO 18830, ISO 19679, ASTM D7991-15).
 
Debido a la cantidad limitada de nitrógeno que necesitan las bacterias en el agua de mar, la tasa de biodegradación estimada utilizando el método ASTM puede ser 6000 veces mayor que la tasa real en el océano. El intervalo de tiempo de biodegradación utilizado en las pruebas también puede estar sobreestimado. Por lo tanto, en situaciones prácticas, la tasa de biodegradación de los microplásticos en ambientes marinos puede ser menor de lo estimado.
 
Además, los microplásticos tienen un impacto significativo en los ecosistemas marinos. Los microplásticos proporcionan una enorme superficie y se cubren rápidamente con materiales orgánicos e inorgánicos, proporcionando carbono y nutrientes para la formación de biopelículas en ambientes marinos. Actualmente, se han encontrado microplásticos en todos los océanos y, dentro de la misma zona de agua, los microorganismos de las fibras de microplásticos son significativamente diferentes de los microorganismos suspendidos en las partículas circundantes o en el agua. Por lo tanto, necesitamos modelar la carga orgánica y la disponibilidad de nitrógeno para evitar que el equilibrio microecológico marino existente se altere y se desarrolle en una dirección desfavorable.
 
hallazgos clave
Tras la disminución del contenido de nitrógeno, las algas pueden seguir siendo el grupo principal, lo que puede tener efectos adversos en la cadena alimentaria marina. Es necesario mejorar los métodos de prueba de biodegradabilidad y modelar la disponibilidad de carga orgánica y nitrógeno en futuras investigaciones.