Las playas de todo el mundo albergan ahora una asombrosa variedad de desechos plásticos. Crédito:Colegio de William &Mary
Cualquiera que haya tenido problemas para saber qué artículos de plástico pueden o no pueden colocar en su contenedor de reciclaje apreciará la compleja tarea que enfrentan el profesor Rob Hale y sus estudiantes en el Instituto de Ciencias Marinas de Virginia de William &Mary.
Hale comenzó a estudiar plásticos en la década de 1990 después de que él y el científico marino Mark La Guardia descubrieron altos niveles de retardantes de llama en peces del río James. Rápidamente se dieron cuenta de estos compuestos, añadido a los plásticos domésticos para reducir su inflamabilidad, de alguna manera escapaban de sus confines y entraban en el medio acuático.
Una investigación innovadora posterior realizada por el equipo de Hale y otros reveló altos niveles de retardantes de llama en las aguas residuales, sitios de desechos electrónicos, lodos de depuradora, suelos sedimentos, y polvo interior; así como en pececillos, lombrices de tierra insectos aves de presa, calamares de aguas profundas y otros organismos. Investigaciones relacionadas, basadas en la preocupación de que estos químicos persisten en el medio ambiente y tienden a acumularse en la cadena alimentaria, revelaron impactos en la salud tanto de la vida silvestre como de las personas. y dio lugar a limitaciones mundiales en el uso de los compuestos retardadores de llama más problemáticos.
La experiencia inicial de Hale con la investigación de plásticos ha preparado a su equipo para desempeñar un papel de liderazgo al abordar la preocupación más reciente sobre los plásticos en el medio ambiente:la creciente preocupación por los efectos de los microplásticos en el océano.
Acepta la complejidad
Estudiar plásticos y contaminación plástica, Hale dice:"hay que aceptar la complejidad:los plásticos no son solo una cosa. No son solo botellas, o bolsas, o fundas para celulares, o la espuma de tu sofá ".
Hale y su equipo, incluyendo La Guardia, Drew Luellen, Matt Mainor, Ellen Harvey y la estudiante de maestría Kelley Uhlig, han analizado productos fabricados en polietileno, poliuretano, cloruro de polivinilo, poliestireno, polipropileno, poliamidas y biopolímeros; Estos son solo un subconjunto de las miles de variedades de plástico de uso común.
Para agregar aún más complejidad, una sola clase de plástico puede contener múltiples variantes. Polietileno, por ejemplo, viene en al menos 11 "sabores" diferentes. Es más, los fabricantes infunden plásticos con una variedad de aditivos diseñados para mejorar su propósito previsto, ya sea por flexibilidad, fuerza, durabilidad u otras cualidades.
En 2013, Hale recibió subvenciones del Programa de Desechos Marinos de la NOAA y la EPA para ver cómo se comportan cuatro tipos diferentes de plástico y sus aditivos en diversas condiciones ambientales.
Los investigadores del laboratorio de Kirk Havens en VIMS están trabajando para reemplazar los tacos de escopeta de plástico con alternativas biodegradables. Crédito:CCRM
"Cuando comenzamos con estos proyectos, " él dice, "Pensamos que sería bastante sencillo:saldríamos y analizaríamos qué hay en los diferentes polímeros, luego, analícelos en busca de contaminantes orgánicos tóxicos. Pero descubrimos rápidamente que la mayoría de los plásticos son una caja negra. No sabes lo que hay en ellos ".
Hale dice que los aditivos también pueden ser tremendamente complejos.
"Tiene pistas sobre algunos (los cojines de espuma de poliuretano probablemente tienen retardadores de llama bromados) pero, según su edad, los fabricantes pueden haber cambiado lo que pusieron, por lo que es una especie de objetivo en movimiento. Muy pronto vimos que parte de la espuma tenía éteres de difenilo polibromados, pero también tenía los retardantes de llama bromados de próxima generación mezclados, y también tenía retardantes de llama a base de fosfato ".
Agrega que los plásticos "probablemente tenían otros químicos que ni siquiera están en nuestra pantalla de radar. Así que si observa un efecto toxicológico después de la exposición, se lo pasa genial para averiguar qué producto químico o mezcla lo está causando ".
La investigación recién comienza
La consecuencia práctica de esta complejidad es que la investigación sobre los impactos ambientales de la contaminación plástica apenas está comenzando. Meredith Evans, un estudiante de doctorado que estudia plásticos en el laboratorio de Hale, dice, "Mucha gente no entiende cuánta investigación se podría hacer en esta área. Podríamos trabajar en esto durante años y años y todavía estar sacando cosas para hacer preguntas".
Como ejemplo, Evans señala un experimento que realizó en una clase de Ecología Microbiana Acuática ofrecida recientemente por el profesor B.K. de VIMS. Canción, en el que colocó diferentes tipos de microplásticos:polietileno, cloruro de polivinilo, espuma de poliuretano y un biopolímero, en sedimentos recogidos del suelo de la bahía de Chesapeake.
"Observé cómo los diferentes tipos de plástico afectaban a la comunidad microbiana, " ella dice, "y vio que algunos tipos redujeron significativamente las poblaciones microbianas, lo que podría afectar el procesamiento de nutrientes como el nitrógeno. Pero si hubiera usado un polietileno con diferentes aditivos, mis resultados pueden haber sido muy diferentes. Es un desafío cuando estamos en el campo porque hay muchas posibilidades para lo que podría haber ".
Otra pregunta, dice Hale, es si los resultados de Evans se debieron a los aditivos en el plástico, o al plástico en sí. "El diablo está en los detalles, " él dice, "qué tipo de PVC es, y lo que hay en el PVC en realidad podría controlar el resultado ".
Existe una creciente preocupación de que los filtradores, como los tiburones ballena, ingieran grandes cantidades de microplásticos. Crédito:Colegio de William &Mary
"Eso siempre sorprende a la gente, "agrega Evans, "lo difícil que es determinar el tipo de plástico y los diferentes compuestos que contiene. A menudo escucho 'Todos los plásticos son iguales, 'pero en realidad no lo es. La complejidad lo convierte en un área de investigación muy interesante e importante ".
Direcciones futuras
Avanzando Los planes inmediatos de Hale y Evans son estudiar la contaminación plástica en dos entornos muy extendidos:la costa de Alaska y la isla de Santa Elena en el Atlántico sur. Otras oportunidades, varias relacionadas con los sitios de fabricación y reciclaje de productos electrónicos en China, se vislumbran en el horizonte.
Evans planea dirigirse a Alaska en julio, in a collaboration with W&M Professor and Immunologist Patty Zwollo.
"There's a very remote spot that gets a lot of plastics washing in, " says Evans. "It's a unique study site because there are no other pollutants in the area besides plastic, so we can isolate the effects of plastic on that ecosystem. That's really cool."
Hale is already collaborating with colleagues at the Georgia Aquarium in Atlanta to study whale sharks, filter feeders that ingest huge quantities of water to collect plankton and small fish and—in today's ocean—inadvertent bits of floating plastic.
"If the whale sharks are eating microplastics, " says Hale, "one sure way of showing that is to look at their poop. As you might expect, that's not the easiest thing in the world, particularly when you're dealing with a pelagic species that shows up kind of opportunistically."
To surmount that challenge, Hale and his aquarium colleagues hope to collect poop not only in nature but in a much more accessible locale—the tank that holds the aquarium's whale-shark pair.
Doing so offers an additional benefit—the opportunity to further test Hale's notion that ocean microplastics aren't necessarily of greatest concern in terms of human health.
Microplastics in household dust is a known pathway of contaminant exposure to people. Crédito:Wikimedia
"If you're concerned about toxicological impacts with a contaminant, " says Hale, " it's probably going to occur where the levels are highest. When they make plastics, the additives are present in concentrations up to 10 percent by weight—a ludicrously high number compared to what might be on a bit of microplastic, which is measured in low parts per millions."
The point, él dice, is not that whale sharks or other organisms will experience no ill effects from ingesting microplastics in the ocean. It's that whale sharks in an acrylic-walled aquarium may be exposed to much higher concentrations of flame retardants than their wild cousins—just like people are likely ingesting much higher concentrations of flame retardants from microplastics in household dust than by eating seafood in which these materials might have accumulated. LaGuardia is currently analyzing legacy and emerging flame retardants in household dust in collaboration with University of Cincinnati and NIH.
A realist, Hale recognizes that humans are not going to stop using plastics anytime soon. Global plastic production has increased by more than 600 percent since 1975, and the amount of plastic entering the world's oceans is projected to increase 10-fold by 2025. But he does think there are steps we can take to minimize their environmental impacts.
"We have to re-think how we make, reuse, and dispose of these materials, " says Hale.
A better understanding of the environmental effects of microplastics and their additives is also key.
"Back when I started, " says Hale, "people thought that plastics on the beach just sat there, and if they broke into pieces we didn't have to worry about them anymore. We thought plastics were simple. But now we realize they are not."
"Public concern, " adds Evans, "often focuses on the visible plastic—like a six-pack ring wrapped around a turtle—but microplastics may well be more harmful."
Microplastics exhibit greater surface areas and environmental reactivities than larger plastic pieces and are easily transported, says Hale.
"Their small size allows them to be ingested by many types of organisms—from whales to humans. So for us it is a natural thing to study how water might affect transport and bioavailability from microplastics. That's one of our major goals moving forward."
