Los hidrogeles biodegradables pueden eliminar los microplásticos del agua
Los microplásticos son pequeñas partículas de plástico de menos de 5 mm. Su uso se ha extendido a toda una serie de productos, desde cosméticos hasta ropa, y se han dispersado por todo el medio ambiente. Se calcula que 1,3 millones de toneladas de microplásticos entran anualmente en el océano. Además de reducir el uso de microplásticos, se necesitan soluciones para eliminar los que ya están presentes en el medio ambiente. Sin embargo, su pequeño tamaño dificulta su eliminación, especialmente de los sistemas de alcantarillado y aguas residuales. Además, los procesos sintéticos de filtración o coagulación utilizados habitualmente pueden ser perjudiciales para el medio ambiente. El equipo del proyecto MICROPLASTINE, financiado por las acciones Marie Skłodowska-Curie (MSCA), ha desarrollado hidrogeles de biopolímeros biodegradables que ofrecen una alternativa respetuosa con el medio ambiente. Los hidrogeles de biopolímeros biodegradables atrapan y agregan los microplásticos contaminantes, lo cual permite eliminarlos fácilmente de las aguas residuales. «Nuestros hidrogeles de gelatina biodegradables podían atrapar y eliminar más del 98 % de los contaminantes microplásticos en una solución modelo de aguas residuales, y más del 70 % en entornos altamente salinos, como el agua de mar», señala el coordinador del proyecto, Tim J. Wooster. El equipo del proyecto demostró que se podía atrapar una amplia gama de contaminantes microplásticos, como poliestireno, polimetacrilato y polietileno. Las pruebas de laboratorio también confirmaron la alta biodegradabilidad de las partículas de hidrogel de biopolímero en agua de lago y de mar.
Las propiedades únicas de los hidrogeles
Los hidrogeles de gelatina biodegradables tienen naturalmente una carga superficial positiva que puede atraer a su superficie contaminantes microplásticos cargados negativamente. Cuantos más contaminantes microplásticos se adhieran a la superficie del hidrogel, más pesado se hará, lo cual provocará que se hunda y se deposite en el fondo de las aguas residuales, desde donde podrá separarse y eliminarse. Juliette Behra, beneficiaria de una beca posdoctoral MSCA de MICROPLASTINE, se benefició de la experiencia del anfitrión del proyecto Nestlé Research y de sus conocimientos sobre biopolímeros naturales para crear los hidrogeles biodegradables del estudio. La microestructura de estos hidrogeles biopoliméricos se analizó mediante reología y técnicas avanzadas de dispersión de luz, lo cual permitió descubrir cómo cambian su microestructura al enfriarse. «El estudio de la estructura de los hidrogeles durante la química (sinéresis), cuando los líquidos abandonan los geles, ha hecho avanzar nuestra comprensión de cómo se acumula la tensión en los hidrogeles, ayudando a crear estructuras robustas», añade Behra.
Cuando el hidrogel se encuentra con el microplástico
Se realizaron experimentos de laboratorio para estudiar cómo interactuaban los hidrogeles de biopolímeros con microplásticos modelo de distintas cargas, con el fin de determinar la mejor forma de maximizar la unión de los microplásticos. Los experimentos indicaron que los hidrogeles de biopolímeros eran capaces de eliminar con éxito alrededor del 98,5 % de los contaminantes, y que los hidrogeles se desprendían fácilmente del fondo de los contenedores de aguas residuales. Como la carga de los hidrogeles es sensible al pH, los microplásticos atrapados pueden liberarse rápidamente cambiando el pH, lo cual significa que las perlas de hidrogel pueden regenerarse fácilmente tras su retirada de la fuente de aguas residuales. A continuación, también se probó con éxito la capacidad de estos hidrogeles de biopolímeros para aglutinar y liberar microplásticos meteorizados. Por último, se probó en laboratorio la biodegradabilidad de los hidrogeles biopoliméricos en agua real de mar y de lago, revelando un alto grado de biodegradabilidad. «Y, lo que es más importante, las pruebas de laboratorio iniciales indicaron que el proceso es reversible en más de un 80 %, lo cual significa que los hidrogeles podrían regenerarse para su reutilización», explica Behra.
Apoyo a los compromisos de la Unión Europea (UE) para reducir la contaminación por microplásticos
Los resultados de MICROPLASTINE apoyan compromisos de la UE para reducir la cantidad de microplásticos en el medio ambiente, protegiendo la vida marina, animal y vegetal. «Se trata de una tecnología emergente que muestra unos resultados iniciales de laboratorio muy prometedores. Sin embargo, se necesita un planteamiento sistemático para abordar los posibles problemas que surjan durante la ampliación y traslación a las plantas de tratamiento de aguas residuales reales», afirma Wooster. Con este fin, el equipo trabaja ahora para conseguir nuevas inversiones y futuras colaboraciones de investigación.
Palabras clave
MICROPLASTINE, microplásticos, hidrogel, aguas residuales, biodegradable, alcantarillado, biopolímero
