Una de las preocupaciones habituales sobre los envases de plástico es que, por lo general, no son biodegradables y permanecen en el medio ambiente durante períodos extremadamente largos una vez desechados. En el océano Pacífico, por ejemplo, se encuentra la Gran mancha de basura, extensas zonas oceánicas que acumulan residuos e incluyen millones de diminutos fragmentos de plástico que se hacen más pequeños con el tiempo, pero no se descomponen.
Varias empresas que utilizan envases de plástico han estudiado el uso de aditivos que afirman hacer biodegradables plásticos que normalmente no lo son. Pero ¿son eficaces estos aditivos?
En nuestro proyecto de investigación, publicado el mes pasado en Environmental Science & Technology , nuestro objetivo era proporcionar información para ayudar a las empresas que fabrican productos de plástico, como bolsas de basura y botellas, a tomar decisiones. Los resultados de nuestras pruebas, algunas de las cuales duraron tres años, muestran que los aditivos que probamos no fueron eficaces en las condiciones que utilizamos.
De origen biológico frente a biodegradable
Cuando decimos que un plástico es biodegradable, queremos decir que se descompondrá por completo a nivel molecular y devolverá el carbono del plástico al ciclo natural del carbono de la Tierra. No basta con descomponer el plástico en fragmentos pequeños que ya no sean visibles, pues estos pueden causar diversos problemas ambientales al acumularse en el entorno o ser ingeridos por peces u otros organismos.
Biodegradable no es lo mismo que de origen biológico. Los plásticos derivados del petróleo pueden ser biodegradables, del mismo modo que los plásticos de origen biológico —es decir, fabricados a partir de materias primas procedentes de organismos vivos— pueden no serlo.
En esencia, si un plástico (u otro material) es biodegradable, puede servir de fuente de alimento para los microorganismos. Por lo general, estos utilizan enzimas específicas para romper los enlaces moleculares del material y aprovechan la energía resultante para impulsar procesos metabólicos. Los microbios incorporan los átomos de los polímeros a su estructura o los liberan en moléculas pequeñas, como dióxido de carbono, agua y metano. Las tasas y vías de biodegradación dependen del material, del entorno circundante y de los microorganismos presentes y activos.
Dos características ambientales importantes que afectan a la rapidez con que se biodegrada un material son la cantidad de humedad y la cantidad de oxígeno. Los microorganismos no crecen bien en entornos muy secos, por lo que es esencial que haya suficiente humedad. Muchos tipos de microorganismos prosperan cuando disponen de mucho oxígeno, pero también hay categorías que solo crecen en ausencia de oxígeno.
En entornos con oxígeno (aeróbicos), el principal producto de la biodegradación es el dióxido de carbono. En entornos sin oxígeno (anaeróbicos), el principal producto es una mezcla de metano y dióxido de carbono. La forma más aceptada de medir la biodegradación consiste en medir estos gases.
Poner a prueba las afirmaciones
En nuestro estudio, elegimos aditivos de tres empresas distintas y evaluamos su efecto en tres entornos diferentes para dos tipos de plástico. Uno era el polietileno, el tipo de plástico que suele utilizarse para las bolsas de pan y de basura. El otro era el tereftalato de polietileno (PET, o poliéster), el tipo de plástico empleado en las botellas de bebidas sin alcohol y, a menudo, en los recipientes de plástico para frutas y verduras frescas.
Los aditivos elegidos representaban dos categorías: oxobiodegradables y no oxobiodegradables. Se describe que la familia oxo potencia la biodegradación después de la oxidación inicial del polímero. Se afirma que los aditivos no oxo actúan de otra manera. (Al principio se eligió uno de los aditivos como representante de un enfoque combinado, pero posteriormente la empresa dejó de describirlo así).
Uno de los entornos fue un sistema de compostaje simulado, representativo de un entorno con mucha humedad y mucho oxígeno, y una temperatura moderadamente elevada para acelerar la acción de los microorganismos. En este sistema medimos la cantidad de dióxido de carbono producido. Este experimento duró 140 días y, a continuación, se realizó un segundo experimento de 60 días.
El segundo entorno fue un sistema de digestión anaeróbica de laboratorio, representativo de un entorno con mucha humedad y sin oxígeno. Este tipo de entorno se ha utilizado para representar lo que podría ocurrir en un vertedero «activo». (Un vertedero típico es demasiado seco para tener tanta actividad biológica como este tipo de sistema). Medimos la cantidad total de gas producido, compuesto principalmente por metano y dióxido de carbono. El experimento duró 464 días.
El tercer entorno que elegimos fue el enterramiento en suelo. En este sistema, los materiales plásticos se enterraron cuidadosamente en uno de los campos del campus de la Universidad Estatal de Michigan que se utilizan regularmente para cultivar. Se retiraron muestras periódicamente y se evaluaron los cambios en su aspecto, resistencia y otras características. Este experimento duró tres años.
Poca actividad
En todos los experimentos, comparamos muestras de plástico con y sin aditivos. Los proveedores nos proporcionaron los aditivos en forma de concentrados, tal como se suministran a los clientes de las empresas. Se produjo una película de polietileno mediante un sistema de extrusión por soplado y una lámina de plástico PET mediante moldeo por extrusión, como es habitual en la industria.
Además, para uno de los aditivos y las películas de polietileno, investigamos el efecto de una exposición prolongada a luz UV antes de la biodegradación aeróbica. La exposición a la luz provoca cierta oxidación de las moléculas de plástico, lo que incorpora átomos de oxígeno a la estructura molecular y reduce el peso molecular. La exposición a los rayos UV fue de 152 horas a una temperatura de 60 grados Celsius, lo que equivale a unos 58 días de exposición al aire libre en Miami, Florida, y bastó para volver las muestras extremadamente quebradizas.
Los resultados de los experimentos pueden resumirse de forma muy sencilla: no encontramos pruebas de que los aditivos que probamos produjeran una biodegradación significativa de la película de polietileno ni de la lámina de PET en los entornos utilizados. No hubo diferencias significativas entre las muestras con aditivos y las que no los tenían, ni pruebas de una biodegradación sustancial en ninguna de las muestras.
Los consumidores y los fabricantes de productos de plástico están interesados en crear plásticos que puedan biodegradarse en el medio ambiente, pero hacer afirmaciones sin fundamento puede provocar una reacción negativa de los consumidores.
Este artículo se publica en colaboración con The Conversation. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde estas opiniones.
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Autores: La Dra. Susan Selke es directora interina y profesora de la Escuela de Envasado de la Universidad Estatal de Michigan. Rafael Auras es profesor asociado de la Escuela de Envasado de la Universidad Estatal de Michigan desde 2004.
Imagen: Se ven los logotipos de Suntory en las etiquetas de las botellas de agua de plástico de Suntory Beverage & Food Ltd. expuestas en una tienda de Tokio el 17 de febrero de 2014. REUTERS/Yuya Shino.
