El plástico forma parte de nuestra vida cotidiana a través del uso de múltiples elementos compuesto por este material, como es el caso de los cepillos de dientes, ropa, celulares, cubiertos, envases, coches, electrodomésticos; lo que genera un fuerte impacto ambiental.

Según estimaciones, para fabricar una tonelada de plástico se necesitan aproximadamente dos toneladas de petróleo, lo que equivale a seis veces el consumo eléctrico anual de una familia. Por otro lado, un kilo de plástico genera 3,5 kilos de CO2 equivalente a la atmósfera, el 3,8% de las emisiones de carbono mundial, pero que dada la producción en el año 2050 podría alcanzar hasta el 13%.

Frente a esta situación, un equipo conformado por investigadores de la Facultad de Ciencias Exactas y de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de La Plata analizan técnicas para eliminar microplásticos.

Jorge Sambeth, uno de los investigadores, explicó que “se implementaron las técnicas de coagulación/floculación y flotación para eliminar microplásticos (MPs). La coagulación se basa en el agregado de agentes químicos (coagulantes), que logran desestabilizar las partículas suspendidas en solución para que éstas puedan aglutinarse y al aumentar su tamaño forman flóculos que pueden sedimentar o flotar”.

Este proceso depende de varios factores como la velocidad de agitación, el pH del agua, el tipo y dosis de coagulante y además del tipo, concentración, tamaño y forma de los microplásticos. La flotación, es un método de separación sólido-líquido, ampliamente utilizado en la industria ya que es versátil y efectivo, cuando las partículas o flóculos a separar tienen densidades menores o similares a las del agua. Se produce la generación de burbujas de gas en una suspensión acuosa que adhieren selectivamente a las partículas generando así una interfaz entre las fases sólida y líquida. La eficacia de la separación no depende tanto del tamaño y la densidad relativa de las partículas, si no de las propiedades superficiales que permiten la adherencia de las burbujas a la estructura de las partículas.

Cabe destacar que la incorporación de coagulantes en este proceso ha demostrado ser una estrategia eficaz para mejorar la eficiencia de separación, al propiciar la formación de flóculos más grandes y densos que son más fáciles de separar de la fase líquida. Al aglutinarse los flóculos que se forman tiene una mayor facilidad para ser atrapados por las burbujas de gas durante la flotación y son arrastrados a la superficie del líquido unos y otros decantan.

El estudio, que se lleva a cabo en el Centro de Investigación y Desarrollo en Ciencias Aplicadas “Dr. Jorge J. Ronco” CINDECA (Facultad de Ciencias Exactas, UNLP. CONICET, CICPBA) y en el Departamento de Hidráulica de la Facultad de Ingeniería, evaluó como microplásticos al polipropileno, ya que su densidad es inferior a la del agua, lo que dificulta su eliminación ya que tiende a permanecer suspendido en el agua. Este polímero se encuentra en objetos como las tapas de botellas de gaseosas, vasos de yogurt, vasos desechables, envases de detergente, bandejas desechables y artículos de tocador.

Se realizaron ensayos de prueba de jarra a escala de laboratorio para determinar el pH y dosis óptima para remover polipropileno en un tamaño de microplásticos de 120 µm suspendidos en agua, utilizando sulfato de aluminio y cloruro férrico comerciales como coagulantes. El porcentaje de remoción se evaluó midiendo la turbidez inicial y final luego del ensayo.

Para el caso de sulfato de aluminio, se observó que, ni la dosis del coagulante ni el pH son factores que alteren a la remoción de los microplásticos.

Si bien ninguna de las variables nombradas provoca un cambio significativo en la curva, la concentración de sulfato de aluminio óptima para que se dé la mejor remoción de microplásticos es de 600 ppm a un pH de 6; en estas condiciones se logró el porcentaje de remoción máximo un 89 %.

Las condiciones óptimas para la remoción con cloruro férrico fueron de 600 ppm para la dosis de éste y 6,5 de pH; sin embargo, el porcentaje de remoción máximo fue de 82 %, concluyendo así que la remoción es más eficiente con sulfato de aluminio como coagulante. 

Como una tendencia general, en ambos coagulantes, se puede ver que la remoción aumenta a pHs más ácidos, es decir, que, en esta condición, los microplásticos son capaces de removerse con mayor facilidad.

Del ensayo de laboratorio a planta piloto

Una vez realizados los ensayos a escala de laboratorio, se realizó el escalado del proceso a planta piloto la flotación por aire inducido.

Para estudiar la remoción por flotacion se eligió la condición que dio el mejor resultado en la coagulación, esto fue con sulfato de aluminio a pH7. Para este estudio se analizaron tanto fracciones del fondo como el líquido «sobrenadante”.

Los plásticos no son todos iguales

Existen diferentes tipos de plásticos, todo ellos tienen en común enlaces entre átomos de carbono e hidrógeno, pudiendo ser simples o dobles, en cadenas alifáticas, con anillos y cíclicos y algunos plásticos pueden tener átomos de oxígeno, flúor, nitrógeno y azufre.

Dada su diferente composición química para distinguirlos y facilitar su separación en 1988 la Sociedad de la Industria de Plásticos desarrollo una serie de números para clasificarlos.

Clasificación de plásticos reciclables.

Impacto ambiental

La producción masiva de plásticos está relacionada con su bajo costo, extensa vida útil y funcionalidad, la que puede modificarse por agregados de otras sustancias como metales, otros polímeros u otros átomos. Esto trae en primer lugar un alto consumo, que en muchas circunstancias resulta desmedido.

El otro problema ambiental en torno a los plásticos es su poca o nula biodegradabilidad y por consecuencia pueden permanecer cientos de años en el ambiente. Los plásticos en el ambiente sufren transformaciones por acción del aire, del calor, la luz, las lluvias, las que llevan a su degradación. Dicha degradación hace que los plásticos de gran tamaño se “quiebren” y formen porciones pequeñas, que de acuerdo con su tamaño serán clasificadas como macro, meso, micro y nanoplásticos. Las “porciones” cuyo tamaño se ubica entre 1µm (micrómetro) y 0,5 mm se denominan microplásticos (MPs).

Los plásticos son materiales sintéticos por una reacción de polimerización a partir de derivados, fundamentalmente a partir de petróleo, carbón y gas natural. El término «plástico» significa en griego “moldear” y es esta propiedad la que permite modificarlos en diferentes formas y aplicaciones.

Algo más sobre los microplásticos

Los microplásticos se clasifican en primarios, cuando se fabrican para algún uso específico tales como productos de limpieza, cosmética, pasta de dientes o pinturas, mientras que aquellos formados por medio de la degradación a partir de botellas, colillas de cigarrillos entre otros elementos, se clasifican como secundarios. Éstos no sólo se generan por degradación del ambiente (sol, aire o el agua), sino también por otras fuerzas mecánicas, como el lavado de ropa o la fricción de las cubiertas de los vehículos en el asfalto. Estos microplásticos pueden ser transportados tanto por aire como por agua superficial como subterránea, tanto que han sido detectados en la nieve polar ártica.

Estudios en el Río de La Plata y en el Río Danubio demostraron la presencia de microplásticos en diversas especies vivas como comunidades planctónicas, mejillones, invertebrados siendo fibras, caucho, nylon algunos de los tipos encontrados. Desde el aire a las aguas o en los suelos pueden ser ingeridos e inhalados por especies vivas ingresando a la cadena trófica, de ahí que se han encontrado en peces, pero también en la sal de mesa y en la cerveza.

Los cuerpos de agua son los más afectados por la presencia de MPs a los cuales llegan por escorrentías, lluvias, descargas de aguas residuales domésticas e industriales y de plantas de tratamiento. Muchos de estos MPs flotan y muchos se hunden porque sus densidades diferentes a las del agua. Pero no sólo el problema es el MPs en sí mismo, sino que en esas porciones puede haber contaminantes adsorbidos como metales pesados e hidrocarburos y existir desarrollo de microorganismo algunos de ellos peligrosos.

La remoción de MPs es un proceso complejo debido al tamaño tan pequeño de estas partículas y a su densidad. Estudios realizados en plantas de tratamiento tradicionales de agua en varios países de Europa han señalado porcentajes de remoción entre 80 y 98%, lográndose los mejores valores al utilizar biorreactores de membrana que son altamente eficaces para retener.

El equipo de trabajo está conformado por Milena Marino y Jorge Sambeth del CINDECA y Tatiana Arturi del Departamento de Hidráulica de la Facultad de Ingeniería.

Investigadores de la UNLP ante el desafío de eliminar microplásticos del ambiente © 2023 by INVESTIGA Ciencia y tecnología UNLP is licensed under CC BY 4.0