Estudio de la biodegradabilidad y ecotoxicidad de plásticos oxodegradables de mayor uso en Colombia

Abstract

El polietileno es ampliamente utilizado en envases debido a su estabilidad química, ligereza, impermeabilidad y bajo costo. Sin embargo, estas propiedades se convierten en problemas cuando el material se descarta. Los plásticos oxodegradables (significando que son materiales con aditivos prooxidantes o prodegradantes), que se degradan por un proceso abiótico-biótico, han sido promovidos como una solución a la contaminación causada por los plásticos. Esta investigación evalúa la degradabilidad del polietileno de alta densidad convencional y oxodegradable en ambientes tropicales marinos y de agua dulce. Las muestras de estos plásticos, con y sin degradación abiótica previa, fueron expuestas a la intemperización directa, en el Mar Caribe y el Río Magdalena, en Colombia. Su degradación se evaluó durante seis meses mediante la formación de grupos carbonilo, disminución en el porcentaje de elongación a la ruptura y evidencia visual de deterioro. Se observó una degradación más rápida en las condiciones marinas, evidenciando que la salinidad, la presencia de microorganismos, la radiación ultravioleta natural y la temperatura son los promotores más relevantes de la degradación, especialmente para los plásticos oxodegradables, como lo demuestra el aumento del índice de carbonilo. Todos los especímenes mostraron formación de biopelícula o depósito microbiano, en algunos casos grietas y fragmentación, especialmente en ejemplares de polietileno de alta densidad oxidados en el medio marino. Se observó que los plásticos oxodegradables, y en menor grado los convencionales, iniciaron su proceso de degradación, en términos de pérdida completa de sus propiedades mecánicas, sin embargo no lograron una completa desintegración o mineralización. En este sentido se puede afirmar que los plásticos oxodegradables se degradan más rápidamente que los plásticos convencionales en condiciones naturales, debido fundamentalmente a la presencia de aditivo prodegradante, sin embargo este aditivo no garantiza la mineralización del material. Si bien es cierto que la degradación ocurrió en condiciones naturales, la biodegradación no se logró en condiciones controladas de laboratorio debido a que la prueba respirométrica no fue contundente para determinar la biodegradabilidad de los materiales. Se debe añadir que los materiales ensayados en pruebas controladas en laboratorio mostraron que no son tóxicos para el microorganismo Chlorella sp, lo cual no significa que la presencia de plásticos en ambientes naturales no produzca impactos adversos. Por tanto sólo se podrá evitar el daño ocasionado por los plásticos si se implementan políticas públicas y medidas que conduzcan a desestimular el consumo logrando un uso racional de los plásticos y una disposición adecuada de los residuos.

Polyethylene is widely used in packaging due to its chemical stability, lightness, impermeability and low cost. However, these properties become problems when the material is discarded. Oxodegradable plastics, which are degraded by an abiotic-biotic process, have been promoted as a solution to the pollution caused by plastics. This research evaluates the degradability of conventional and oxodegradable high density polyethylene in tropical marine and freshwater environments. Samples of these plastics, with and without previous abiotic degradation, were exposed to direct weathering in the Caribbean Sea and the Magdalena River in Colombia. Its degradation was evaluated during six months by formation of carbonyl groups, decrease in the percentage of elongation at break and visual evidence of deterioration. A faster degradation was observed in the marine conditions, evidencing that salinity, presence of microorganisms, natural UV radiation and temperature are the most important promoters of degradation, especially for the oxodegradable plastics, as evidenced by the increase of carbonyl index. All specimens showed biofilm formation, in some cases cracking and fragmentation; especially in high-density polyethylene (HDPE) oxidized in the marine environment. It was observed that the oxodegradable plastics and, to a lesser extent, conventional plastics, began their degradation process, in terms of complete loss of their mechanical properties, but did not achieve complete disintegration or mineralization. In this sense it can be affirmed that oxodegradable plastics degrade more rapidly under natural conditions, mainly due to the presence of a pro-oxidant, however this additive does not guarantee complete mineralization of the material. Although it is true that the degradation occurred under natural conditions, biodegradation was not achieved under controlled laboratory conditions because the respirometric test was not conclusive to determine the biodegradability of the materials. It should be added that the tested showed that they are not toxic to the microorganism Chlorella sp. However, this does not mean that the presence of plastics in natural environments does not produce adverse impacts. Therefore, damage can only be avoided if measures that lead to an adequate disposal of plastic wastes under controlled conditions are implemented