El Enorme Problema del Plástico en los Océanos

Casi a 2,500 millas de California y a más de 4,000 millas de Japón, las islas hawaianas son el lugar más remoto del hemisferio norte.

Sin embargo, las playas de Hawai’i contienen grandes cantidades de contaminación plástica de fuentes lejanas. Comprender las cantidades y fuentes de esta contaminación es una tarea importante en el Centro de Investigación de Desechos Marinos de la Universidad Hawai’i Pacific en Oahu.

La codirectora del centro, la Dra. Jennifer Lynch, se unió a una videollamada con Rui Chen, uno de nuestros administradores de aplicaciones para espectroscopia molecular.

“Si das un paseo por una de las playas del lado de barlovento de Oahu, te sorprenderá lo que ves. Si vas al Refugio Nacional de Vida Silvestre James Campbell, te quedarás boquiabierto. Está en una ubicación muy remota. Nadie vive ahí. Pero uno camina por la playa, y parece un basurero”, dijo.

Lugares como estos son el sitio de varios estudios a largo plazo para comprender la naturaleza de los desechos marinos en el medio ambiente.

La contaminación plástica en ambientes marinos se clasifica en mezoplásticos (partículas mayores de 10 mm), macroplásticos (mayores de 5 mm), microplásticos (menores de 5 mm) y nanoplásticos.

Si bien los microplásticos han recibido mucha atención debido en parte a su descubrimiento en sistemas digestivos marinos e incluso en el agua potable, el Dr. Lynch informa que los macroplásticos son un problema grave en las aguas oceánicas porque pueden enredar y matar la vida marina.

En cuanto a los microplásticos, si extrae un puñado de arena de la costa norte de Oahu, es probable que encuentre varias docenas de partículas entre los granos de arena.

“No pensamos que los plásticos sean increíblemente tóxicos”, dijo el Dr. Lynch. “Sin embargo, si los plásticos no se administran correctamente y los desechos plásticos se depositan en el océano, en realidad causan un daño significativo”.

El equipo del Dr. Lynch ha examinado los escombros encontrados en tortugas marinas fallecidas para un proyecto de biomonitoreo. “Por lo general, es impactante para la gente ver lo que estamos viendo”, dijo el Dr. Lynch.

“No es raro que abramos el tracto digestivo de una tortuga y encontremos alrededor de 200 piezas de plástico de este tamaño (una moneda de medio dólar estadounidense)”.

Si bien las tortugas normalmente pueden pasar estas piezas de plástico a través de su sistema y secretar las piezas, existe evidencia de daño letal por obstrucción intestinal, perforación y torsión intestinal donde la comida no puede pasar a través del sistema.

Un problema particular son las líneas de pesca largas de monofilamento que pueden hacer que los intestinos se retuerzan y provoquen un bloqueo letal.

El Centro de Investigación de Desechos Marinos utiliza espectroscopia vibratoria para ayudar a identificar los plásticos que encuentran en las playas y en los animales. La espectroscopia infrarroja transformada de Fourier (FTIR) se desarrolló en paralelo con el desarrollo de polímeros y es reconocida como la técnica de referencia para el análisis cualitativo y cuantitativo de plásticos y compuestos poliméricos. La espectroscopia FTIR complementa la espectroscopia Raman.

Si bien el FTIR es experto en proporcionar información sobre grupos funcionales de compuestos, la espectroscopia Raman proporciona información sobre modos de frecuencia más baja y vibraciones que brindan información sobre la red cristalina y la estructura de la columna vertebral molecular. En términos generales, las muestras que no se prestan a FTIR son buenas muestras de Raman y viceversa.

El Dr. Lynch afirma que un microscopio Raman y un microscopio FTIR, junto con la cromatografía de gases de pirólisis, forman la trinidad de instrumentación para estudiar los microplásticos, estas herramientas permiten a los investigadores contar la cantidad de microplásticos, evaluar el tamaño de las partículas y realizar una identificación química de la muestra.

Uno de los principales desafíos en el estudio de los desechos marinos es comparar los espectros de las muestras recolectadas en el medio ambiente con los espectros de referencia. Las bibliotecas de espectros basadas en materiales poliméricos prístinos son diferentes de los espectros de las muestras que se han degradado por el agua salada, la acción de las olas y la luz ultravioleta.

Debido a que las muestras erosionadas experimentan cambios químicos con el tiempo, sus espectros tienden a ser más ruidosos y más difíciles de igualar con las bibliotecas espectrales comerciales.

Esto requiere que el espectroscopista inspeccione visualmente el espectro y “aplique algunas suposiciones de sentido común y conocimiento de la química”.

Dos de los polímeros más comunes son el polietileno de alta y baja densidad, que exhiben características espectrales similares, pero siguen caminos diferentes en los usos y en el ciclo de residuos, con más HDPE reciclado que LDPE, esto dificulta el seguimiento de los patrones de cómo se utilizan y descartan los polímeros.

Por ejemplo, a medida que el HDPE se meteoriza en el medio marino, comienza a aparecer una banda particular que no se ve en el HDPE prístino, esta banda es similar a una banda que se encontraría en LDPE.

El Dr. Chen preguntó acerca de los esfuerzos de colaboración entre organizaciones que abordan los desafíos de la espectroscopia de microplásticos y desechos marinos. El Dr. Lynch se alegró de informar que una colega, la Dra. Chelsea Rochman de la Universidad de Toronto, está construyendo una biblioteca espectral en crecimiento de partículas microplásticas que han envejecido en el medio ambiente. El Rochman Lab también ha creado una biblioteca de 148 espectros de referencia para comparar. El Dr. Lynch y otros continúan agregando a las bibliotecas.

Otro desarrollo en la identificación espectral de microplásticos es Open Specy, un centro en línea desarrollado en la Universidad de California-Riverside para analizar, compartir e identificar espectros Raman y FTIR de microplásticos.

La acumulación de polímeros es un problema mundial reconocido, pero los efectos de los plásticos en la vida marina siguen siendo una gran interrogante.

¿Cuáles son los efectos de los materiales aditivos como los ftalatos en la descomposición de los plásticos en el medio ambiente? ¿Pueden los microplásticos volverse tóxicos?

¿Cómo aislamos las nanopartículas en el medio marino y qué problemas podrían causar?

Y quizás la pregunta más importante:

¿Cómo mitigamos el volumen de contaminación plástica en el medio ambiente y prevenimos su crecimiento?

Afortunadamente, científicos como el Dr. Lynch y el equipo del Centro de Investigación de Desechos Marinos de Hawaii y otras organizaciones están trabajando para responder a estas preguntas vitales.

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