La contaminación plástica es un problema ambiental apremiante, y los investigadores de la Facultad de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente Martin-Gatton de la Universidad de Kentucky están liderando la lucha con una solución innovadora.
El Departamento de Biosistemas e Ingeniería Agrícola (BAE) de la universidad se asoció con el Departamento de Ingeniería Química y de Materiales del Reino Unido para abordar las pequeñas partículas de plástico, a menudo invisibles, que ahora se encuentran en los océanos del mundo.
Su investigación, publicada en Scientific Reports , se centra en una solución intrigante:utilizar disolventes eutécticos profundos naturales (NADES) para capturar y eliminar estas partículas en miniatura del agua.
"El desafío de los micro y nanoplásticos en nuestro medio ambiente ha estado ganando intensa atención recientemente", dijo el profesor asociado de BAE Jian Shi. "Estas partículas diminutas, a menudo invisibles a simple vista, son restos de piezas de plástico más grandes descompuestas por la luz solar y el estrés físico. Su tamaño hace que sean muy difíciles de eliminar utilizando métodos convencionales como la centrifugación o la filtración, que son ineficientes o demasiado costosos. ."
El plástico es un material duradero y económico, lo que lo convierte en un elemento básico en la vida diaria. Sin embargo, su punto fuerte es también su perdición medioambiental.
Los plásticos no se descomponen fácilmente, lo que genera enormes cantidades de residuos. Con el tiempo, estos plásticos se rompen en fragmentos más pequeños. Los más pequeños, los nanoplásticos, son tan diminutos que no pueden verse sin un microscopio. Su tamaño los convierte en un peligro importante, ya que pueden ser ingeridos por la vida marina y entrar en la cadena alimentaria humana.
"Piense en NADES como una especie de 'imán' que atrae y retiene específicamente estas pequeñas piezas de plástico", dijo Czarena Crofcheck, profesora de BAE y coautora del estudio. "Básicamente, los NADES se mezclan con el agua y se 'pegan' a los plásticos, sacándolos del agua."
Las moléculas de los NADES pueden formar enlaces con las moléculas de los plásticos, un poco como funciona el velcro:un lado se pega al otro. Esta propiedad hace que NADES sea particularmente bueno para agarrar y retener estas partículas de plástico.
Los NADES también son únicos porque son eficaces y respetuosos con el medio ambiente. Están fabricados con materiales naturales, lo que significa que no añaden más contaminantes al medio ambiente mientras limpian los existentes.
"Nuestro enfoque introduce el concepto de disolventes eutécticos profundos, que son únicos en su composición y comportamiento", dijo Shi. "Estos disolventes, derivados de fuentes naturales como plantas y cocos, se transforman de sólidos a líquidos cuando se mezclan, creando un medio eficaz para extraer estas diminutas partículas de plástico del agua".
Los investigadores se centraron en el tereftalato de polietileno (PET) como el que se encuentra en las botellas de plástico, el poliestireno (PS) utilizado para materiales como el embalaje de maní y el ácido poliláctico (PLA) utilizado para películas plásticas y envases de alimentos. Utilizando simulaciones por computadora, pudieron ver cómo funcionan estas interacciones en una escala diminuta.
Sus experimentos revelaron que ciertos NADES son particularmente buenos para extraer este tipo de plástico del agua. Este descubrimiento fue crucial y ofreció un enfoque específico para eliminar los plásticos.
La investigación presenta una forma nueva y eficaz de limpiar las aguas de micro y nanoplásticos. Además, proporciona una vía para reciclar estos plásticos, lo que genera importantes beneficios medioambientales.
"Imagínese poder reducir nuestra huella ambiental general", dijo Crofcheck. "Con contribuciones de la ingeniería química para simulaciones moleculares, hemos podido profundizar nuestra comprensión de por qué estos solventes son más efectivos para extraer plásticos del agua. Esta comprensión teórica es crucial para avanzar en aplicaciones prácticas y futuras investigaciones".
Si bien la investigación aún se encuentra en sus etapas de desarrollo, el equipo es optimista sobre sus posibles aplicaciones.
"Nuestro próximo paso es probar estos solventes a mayor escala y en diversas condiciones ambientales", dijo Shi. "Creemos que NADES podría cambiar las reglas del juego en nuestra lucha contra la contaminación plástica".
Más información: Jameson R. Hunter et al, Extracción mediada por disolventes verdes de partículas micro y nanoplásticas del agua, Scientific Reports (2023). DOI:10.1038/s41598-023-37490-6
Información de la revista: Informes científicos
Proporcionado por la Universidad de Kentucky
