Los microplásticos, partículas microscópicas de plástico de menos de 5 mm de tamaño, van a la deriva por el mar, los ríos y el aire sin descomponerse de forma natural. Si los peces y otros organismos de los ecosistemas marinos las ingieren por error, no solo son perjudiciales para los organismos, sino que también pueden afectar a la salud humana en las fases superiores de la cadena alimentaria.
Sin embargo, los microplásticos son tan diminutos que muchas depuradoras son incapaces de eliminarlos eficazmente. Un equipo de investigadores de la Universidad de Missouri y de otros lugares ha desarrollado un nuevo método para eliminar los microplásticos del agua utilizando algas.
El equipo utilizó un tipo de bacterias fotosintéticas, conocidas técnicamente como cianobacterias. Modificando genéticamente las propiedades superficiales de sus células, tiene la capacidad de adsorber plásticos, y puede sumergirse directamente en el fondo del agua para recogerlos. Además, los microplásticos adsorbidos pueden recuperarse y reciclarse (upcycling) como película de plástico.
Utilizando la propiedad común de “hidrofobicidad”
El equipo de investigación había desarrollado previamente cianobacterias modificadas genéticamente para producir ‘limoneno’, un compuesto aromático cítrico. La cepa de cianobacterias utilizada como base para esta modificación carecía originalmente de las estructuras similares a pelos llamadas "cilios" que están presentes en la superficie de las células.
Por lo tanto, el limoneno, un tipo de aceite, se secreta y se acumula en la superficie lisa y ciliada de las células, transformándola en un material hidrofóbico que repele el agua. De forma similar a como los aceites se agrupan al mezclarlos con agua, las cianobacterias modificadas se agregan en el agua. A medida que estos agregados se depositan en el fondo, se logra un cultivo eficiente y continuo en el recipiente de cultivo sin bloquear la luz.
Por otro lado, la superficie de los microplásticos también es hidrofóbica. El equipo de investigación planteó la hipótesis de que si se mezclaban cianobacterias modificadas con microplásticos en agua, esta propiedad hidrofóbica compartida provocaría su agregación y precipitación, eliminando así los microplásticos.
Cuando se mezclaron cianobacterias modificadas con microplásticos de poliestireno, se formó un precipitado que eliminó el 91.4 % de los microplásticos en una hora. Se observó una adsorción similar con otros tipos de microplásticos, como el tereftalato de polietileno y el polietileno, lo que demuestra que los microplásticos presentes en las aguas superficiales y residuales también pueden eliminarse.
Resolver tres desafíos con un solo enfoque
A continuación, el equipo de investigación consideró la posibilidad de aplicar este método al tratamiento de aguas residuales. Al añadir cianobacterias modificadas a muestras de aguas residuales y cultivarlas durante cinco días, lograron eliminar hasta el 97.5 % de los nitratos, casi todo el amoníaco y más del 30% de los fosfatos, todos nutrientes presentes en las aguas residuales, lo que confirma que el método tiene cierto grado de capacidad para el tratamiento de aguas residuales.
Además, el equipo de investigación demostró que podían recuperar depósitos de cianobacterias modificadas y microplásticos, secarlos y extraer el material para crear un nuevo bioplástico en forma de película. Esta película reciclada presenta un color verde dorado debido a la presencia de pigmentos derivados de cianobacterias. Curiosamente, la película mostró aproximadamente el doble de elongación y tenacidad (resistencia a la fractura) en comparación con una película de poliestireno puro.
También se han realizado evaluaciones ambientales y económicas
Se estima que la incorporación de la fotosíntesis de cianobacterias al sistema podría reducir las emisiones totales de dióxido de carbono del proceso a niveles negativos. Además, los cálculos sugieren que el uso de un sistema abierto que no requiere una inversión de capital elevada podría permitir la producción de bioplásticos a un precio competitivo con los métodos de producción de bioplásticos existentes.
“Al eliminar los microplásticos, purificar las aguas residuales y transformar los microplásticos eliminados en productos bioplásticos, podemos abordar tres desafíos con un solo método”, explica Susie Dye, profesora de la Universidad de Missouri y una de las autoras principales del artículo. “Nuestra investigación aún está en sus primeras etapas, pero el objetivo final es integrar este nuevo proceso en las plantas de tratamiento de aguas residuales existentes para que las ciudades puedan purificar el agua de manera más eficaz, reducir la contaminación y producir productos útiles”.
