Plástico y bacterias

Plástico y bacterias
El plástico que flota en el mar estimula el crecimiento de bacterias.

Los residuos plásticos liberan hasta 23.600 toneladas métricas de carbono orgánico disuelto en el agua cada año, según han concluido científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas. La mayor parte de estos compuestos orgánicos es consumida rápidamente por las bacterias.

Científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en colaboración con la Universidad de Viena, han estudiado cómo afectan los residuos plásticos vertidos en el mar a los niveles más bajos de la cadena trófica, los microbios.

Los resultados muestran que estos residuos liberan carbono orgánico disuelto en el agua: hasta 23.600 toneladas métricas por año. La mayor parte de este carbono es rápidamente consumido por las bacterias marinas, las cuales ven estimulado su crecimiento.

La investigación, liderada por Cristina Romera Castillo, investigadora postdoctoral en la Universidad de Viena (Austria), ha contado con la participación de científicos del Instituto de Ciencias del Mar en Barcelona y del Instituto de Investigaciones Marinas en Vigo, ambos del CSIC. Los detalles de la investigación, financiada por la Austrian Science Fundation y el CSIC en el marco del proyecto MODMED, se publican en la revista Nature Communications.

El objetivo del estudio era cuantificar el carbono orgánico liberado por los plásticos en el mar y cómo afecta esto a las bacterias

“Hasta ahora se conocían los efectos nocivos de los residuos plásticos en animales, desde pequeños invertebrados a ballenas, pero se ignoraba cómo afectan a los microbios marinos, incluidas las bacterias”, explica Cristina Romera Castillo, que actualmente es investigadora postdoctoral ‘Juan de la Cierva’ en el departamento de Oceanografía Física del Instituto de Ciencias del Mar (ICM).

“El objetivo de nuestro estudio era cuantificar cuánto carbono orgánico proveniente de los residuos plásticos se libera al medio marino y qué consecuencias tiene para las bacterias”, añade Xosé Antón Álvarez Salgado, Profesor de Investigación del CSIC en el Laboratorio de Geoquímica Orgánica del Instituto de Investigaciones Marinas.

El experimento y metodología

Para averiguarlo, el equipo realizó una serie de experimentos en los que distintos tipos de plástico flotando en agua de mar eran expuestos a la radiación solar durante períodos de una semana y un mes. Se utilizaron los tipos de plástico que se encuentran en mayor proporción en el océano: polietileno de alta y baja densidad

“Cada año se vierten al océano hasta 12 billones de toneladas de plástico, esto libera 23.600 toneladas de carbono”

(HDPE y LDPE, respectivamente) y polipropileno (PP). Los plásticos estudiados incluían envases y bolsas de plástico (PE y PP) de supermercado. Se observó que todos ellos liberaban carbono orgánico al agua de mar, tanto si habían sido expuestos a la radiación solar como si no.

“Teniendo en cuenta que cada año se vierten al océano hasta 12 billones de toneladas de plástico, nuestros resultados sugieren que este plástico libera anualmente unas 23.600 toneladas métricas de carbono orgánico” señala Cristina Romera Castillo.

En una segunda fase, se añadieron bacterias al agua de mar que contenía los compuestos liberados por el plástico. Se observó que tras cinco días las bacterias habían consumido el 60% del carbono orgánico disuelto liberado por el plástico. Además, en los casos en los que el plástico no había sido expuesto a la radiación solar previamente, las bacterias consumieron más carbono y crecieron más rápidamente. “Esto indica que la radiación solar produce cambios estructurales en los compuestos liberados por el plástico, que pueden inhibir el crecimiento de las bacterias”, indica Xosé Antón Álvarez Salgado.

Cinco trillones de trozos de plástico en el mar

Se calcula que en la superficie del mar flotan actualmente más de cinco trillones de trozos de plástico y las previsiones apuntan a que los residuos plásticos que se vierten aumentarán hasta 10 veces en la próxima década, según dicen los investigadores. “Esto incrementará proporcionalmente la cantidad de carbono orgánico, con consecuencias para el crecimiento bacteriano y, a su vez, para otros organismos acuáticos y para el ciclo de carbono en los océanos”, destacan.

“Los plásticos expuestos a la intemperie experimentan procesos de degradación y envejecimiento, que provocan su ruptura en trozos pequeños. Los más diminutos, los microplásticos (con tamaños inferiores a cinco milímetros), pueden provenir de productos de cosmética, que utilizan micropartículas plásticas. Son tan pequeños que escapan a los filtros de las depuradoras”, explican los investigadores.

La contaminación de los océanos por plástico es una de las principales preocupaciones ambientales en la actualidad

Además, apuntan, “los plásticos contienen aditivos que les confieren propiedades de elasticidad y durabilidad, y que pueden transferirse al agua. El plástico puede liberar compuestos orgánicos al medio marino, y hay factores, como la radiación solar, que estimulan la liberación de esos compuestos”.

La contaminación de los océanos por plástico es una de las principales preocupaciones ambientales en la actualidad. “Conocer los procesos físicos, biológicos y geoquímicos que marcan el destino final de estos plásticos es fundamental para entender su impacto en la salud de los océanos”, dicen los científicos.


El efecto de las criaturas pequeñas en los océanos

El krill podría tener un efecto sobre la circulación de agua en los océanos tan importante o más que el que tiene el viento y las olas.

En este planeta vivo tan maravilloso que habitamos todo está relacionado e incluso la especie más humilde tiene una función.

Algunos de esos seres que despreciamos son fundamentales para el mantenimiento de la vida y sin ellos no nos sería posible vivir a nosotros, los humanos. Esta es una de las razones por las que no podremos nunca viajar a otros planetas, porque para poder habitar esos otros planetas tendríamos que transportar con nosotros todo el ecosistema terrestre.

Puede que un simple camarón diminuto nos parezca que no tiene ninguna importancia y que podríamos vivir perfectamente sin él, aunque las ballenas se quedaran sin comida. Pero no debemos menospreciar el esfuerzo colectivo, la cooperación, entre una multitud gigantesca de seres, aunque estos sean diminutos camarones.

Un estudio reciente apunta a que el efecto que tiene el krill y otros seres similares es tan importante como el viento y las olas a la hora de mezclar las aguas superficiales y profundas de los océanos. Según los autores del mismo, el efecto colectivo de estos camarones debe incluirse como un factor más a tener en cuenta en los modelos climáticos.

El efecto colectivo de las criaturas marinas y su papel en la mezcla del agua marina ha sido objeto de debate en la pasada década. Este estudio parece apuntar a su gran importancia.

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John Dabiri (Stanford University) se propuso estudiar si los seres marinos pequeños juegan o no un papel importante en la circulación oceánica. Así que, ni corto ni perezoso, decidió realizar una serie de experimentos de laboratorio para comprobarlo.

Este especialista en mecánica de fluidos sus colaboradores rellenaron unos tanques de agua con artemias, que son camarones de la salmuera (en la foto de cabecera), y agua salada de diferentes densidades. Como el agua refracta la luz dependiendo de su densidad, fue posible realizar un seguimiento óptico de la capacidad de mezclar el agua que tenían estos enjambres de camarones. Además, en algunos casos añadieron partículas al agua salada para poder apreciar mejor los flujos de agua.

Para esta tarea iluminaron un tanque de 1,2 metros de alto con diodos azules y otro de 2 metros con un láser azul. Además, usaron agua salada de dos salinidades distintas, es decir de dos densidades distintas. A cada tanque añadieron 135.000 artemias que rápidamente se fueron al fondo.

Entonces, los investigadores activaron las luces, lo que provocó que los camarones subieran a la superficie. Se quedaron sorprendidos del efecto que tenían estos animalillos, pese a su pequeño tamaño. Este efecto de las artemias subiendo a la superficie resultó ser 1000 veces más rápido a la hora de mezclar las dos capas de agua que los efectos físicos per se sin animales de ningún tipo.

La influencia de cada animalillo es muy pequeña, pero el efecto combinado de todos ellos era muy poderoso.

En los océanos el krill cuenta con millones de individuos que forman “enjambres” de cientos de metros de longitud. Estos enjambres emigran diariamente hacia la superficie distancias que pueden ser de hasta 1000 metros. Dabieri sospecha que el impacto que tienen estos seres sobre la circulación del agua de los océanos es muy importante, posiblemente muy superior a la del viento.

Esta emigración diaria transporta calor, nutrientes, microorganismos y carbono hacia las profundidades, lo que tiene un gran impacto sobre la biosfera terrestre.

Ahora, los investigadores del clima tendrán que incluir este factor en sus modelos si quieren que describan bien la realidad. Este resultado también nos debería hacer recapacitar sobre el impacto que nosotros tenemos sobre la vida terrestre. La eliminación de una de estas especies clave, por un cambio en la química oceánica, por ejemplo, tendría unas repercusiones cataclísmicas sobre la biosfera y clima terrestres.

La ignorancia es atrevida, no sólo a la hora de emitir un juicio, sino a la hora de no sopesar bien el alcance de nuestras acciones. Quizás el ser humano termine tocando el “botón” inadecuado, sea el krill, las abejas o cualquier otro, del ecosistema global de este planeta y que la Tierra no sea capaz de recuperarse en un tiempo prudencial del daño producido. Lo malo es que estamos tocado muchos botones a la vez sin saber aún el efecto que estos tienen.

Otra pregunta interesante sería plantearse cuánto impacto del ser humano puede soportar la Tierra y que esta siga mantenido la estabilidad de los ecosistemas a muy largo plazo. ¿Cuántos humanos y cuanto desarrollo tecnológico se podrían mantener en ese caso? Quizás sea esta la respuesta a la famosa paradoja de Fermi. Puede que el desarrollo tecnológico de una civilización avanzada sea incompatible con la capacidad de mantener las condiciones de habitabilidad de su planeta.

Los microplásticos del Ártico provienen de la pesca y del basurero del Pacífico

Las altas concentraciones de partículas de plástico recientemente descubiertas en el Océano Ártico han revelado su origen: son pintura de barcos, desechos de nailon de redes de pesca y restos de la gran mancha de basura del Pacífico.

Las altas concentraciones en los icebergs de partículas de polietileno, un material que se usa para el embalaje, apuntan que se debe a que estos fragmentos representan restos del llamado Gran Mancha de Basura del Pacífico / Instituto Alfred Wegener

Un equipo de investigadores del Instituto Alfred Wegener (AWI) del Centro Helmholtz de Investigaciones Polares y Marinas (Alemania) halló altas cantidades de microplásticos en el Ártico. Las muestras que recogieron para analizar en cinco regiones en el Océano Ártico contenían hasta 12.000 partículas microplásticas por litro de hielo marino. Su huella en el hielo ha permitido a los científicos rastrearlos hasta las posibles fuentes.

"Nos dimos cuenta de que más de la mitad de las partículas microplásticas atrapadas en el hielo tenían menos de una veinteava parte de milímetro de ancho, lo que significa que podían ser ingeridas fácilmente por microorganismos árticos como ciliados, pero también por copépodos", declara Ilka Peeken, autor principal del artículo que publica la revista Nature Communications.

La observación es muy preocupante porque, como dice el experto, "nadie puede predecir con certeza la magnitud del daño que causan estas diminutas partículas de plástico en la vida marina o, en última instancia, en los seres humanos".

Los diferentes tipos de plástico mostraron una huella única en el hielo, lo que ha permitido a los científicos rastrearlos hasta las posibles fuentes

Los científicos reunieron las muestras de hielo de tres expediciones al Océano Ártico a bordo del rompehielos de investigación Polarstern en la primavera de 2014 y el verano de 2015. Hallaron 17 tipos diferentes de plástico, incluidos materiales de empaquetado como polietileno y polipropileno, pero también pinturas, nailon, poliéster y acetato de celulosa –este último se utiliza principalmente en la fabricación de filtros de cigarrillos–. En conjunto, estos seis materiales representan aproximadamente la mitad de todas las partículas microplásicas detectadas.

Las altas concentraciones en los icebergs de partículas de polietileno, un material que se usa para el embalaje, apuntan que se debe a que estos fragmentos “representan restos del llamado Gran Mancha de Basura del Pacífico y son empujados a lo largo del Estrecho de Bering y hacia el Océano Ártico por la entrada del Pacífico".

También indican que las partículas de pintura de barcos y desechos de nylon de redes de pesca en el hielo de los mares de Siberia “sugieren que tanto la expansión del transporte marítimo como las actividades de pesca en el Ártico están dejando su huella”.

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La huella dactilar química de los contaminantes

El término microplástico se refiere a las partículas de plástico, fibras, gránulos y otros fragmentos con una longitud, ancho o diámetro que va desde unos pocos micrómetros (milésimas de milímetro) hasta menos de cinco milímetros. Una cantidad considerable de microplástico se libera directamente en el océano por el deterioro gradual de piezas de plástico más grandes.

Pero también se puede crear en tierra, por ejemplo al lavar textiles sintéticos o por la abrasión de los neumáticos de los automóviles. Estas partículas, que inicialmente flotan en el aire como polvo, luego se trasladan al océano por el viento, o llegan hasta allí a través de redes de alcantarillado.

Para determinar la cantidad y distribución exacta de microplástico en el hielo marino, los investigadores de AWI fueron los primeros en analizar los núcleos de los icebergs capa por capa usando un espectrómetro infrarrojo por Transformadas de Fourier, un dispositivo que bombardea micropartículas con luz infrarroja y utiliza un método matemático especial para analizar la radiación que reflejan. Dependiendo de su composición, las partículas absorben y reflejan diferentes longitudes de onda, lo que permite que cada sustancia sea identificada por su huella óptica.

"Nadie puede predecir la magnitud del daño que causan estas diminutas partículas en la vida marina o para los seres humanos", dice Ilka Peeken

"Usando este enfoque, descubrimos partículas de plástico que tenían tan solo 11 micrómetros de diámetro. Eso es aproximadamente un sexto del diámetro de un cabello humano, y también explica por qué encontramos concentraciones de más de 12.000 partículas por litro de hielo marino, que es dos o tres veces más alto que lo que encontramos en mediciones pasadas", dice Gunnar Gerdts, en cuyo laboratorio se llevaron a cabo las mediciones.

Sorprendentemente, los investigadores descubrieron que el 67% de las partículas detectadas en el hielo pertenecían a la categoría de menor escala: 50 micras y más pequeñas.

La densidad de las partículas y la composición variaron significativamente de una muestra a otra. Asimismo, los investigadores determinaron que las partículas de plástico no estaban distribuidas uniformemente en todo el núcleo de hielo.

"Trazamos el viaje de los icebergs y ahora podemos decir con seguridad que, tanto la región en la que inicialmente se forma el hielo marino, como las masas de agua en las que flotan a través del Ártico mientras crecen, tienen una enorme influencia en la composición y estratificación de las partículas de plástico encapsuladas", concluye Ilka Peeken.


Cómo combatir el problema de la acumulación de plástico

Un equipo de científicos japoneses ha descubierto por casualidad una enzima que descompone las botellas de plástico.

En todo el mundo se venden alrededor de un millón de botellas de plástico cada minuto. Ni siquiera hace falta una calculadora para determinar que cada hora son 60 millones, y que cada día son 1.440 millones las botellas de plástico que se venden. Esto quiere decir que también se fabrican a este ritmo y, en su mayor parte, se desechan a este ritmo.

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Sin embargo, la tasa de reciclaje solo alcanza al 14% de estas botellas. El resto pasan a engrosar los vertederos y, muchas de ellas, los océanos. El problema del plástico es preocupante. Esta basura que se genera en una parte del mundo termina saturando otros lugares. Las corrientes marinas arrastran y acumulan toneladas de plástico en rincones remotos. Y el plástico es muy difícil de degradar. Los océanos tardarían siglos en hacerlo.

Sin embargo, una enzima descubierta por un equipo de investigadores japoneses podría ayudar en la lucha contra el plástico. El trabajo de descomposición que los mares harían en cientos de años, esta enzima puede hacerlo en unos pocos días. Lo que hace es reducir el plástico a sus compuestos originales.

La investigación viene de un descubrimiento en 2016. El equipo de científicos nipones comprobó que existía una bacteria que había evolucionado naturalmente para comer plástico. La encontraron en un vertedero, en Japón, y a partir de ahí comenzaron a explorarla.

Los científicos no han revelado la estructura de esta enzima que da lugar a este proceso. Pero sí se conocen los resultados: el plástico se recicla totalmente. Hasta ahora el reciclaje no permitía que una botella de plástico se recuperara en su totalidad. Para saber más sobre esta enzima se modificó artificialmente.

La idea era descubrir más información sobre su funcionamiento. Pero los resultados han sido otros. Los investigadores han logrado que la enzima descomponga el plástico mejor aún de lo que lo hacía antes. Su objeto de alimentación es el PET (tereftalato de polietileno), empleado en la fabricación de las botellas que se usan para refrescos y otras bebidas que se venden masivamente.

Son dos los beneficios que puede traer esta enzima. Uno de ellos, que parece el más acuciante, es combatir el problema del plástico. Se trata de un método que lo recicla totalmente y que podría llegar a ser competitivo en precio, en comparación con los que se utilizan actualmente. 

La segunda ventaja es que si el plástico se recicla en su totalidad no sería necesario extraer petróleo para crear estas botellas.


En el Pacífico Norte hay una extensa superficie de océano repleta de desperdicios. Se la conoce como la isla de basura o el continente de plástico.

En un día normal, nos levantamos y para desayunar en casa tomamos un brick de leche de nevera, tal vez le echemos una cucharada de café soluble y después acudamos al envoltorio de las galletas para no empezar el día con el estómago vacío. Ya en medio de la jornada laboral, por qué no tomarnos un refresco de la máquina, una botella de plástico de 500 ml, y una vez de vuelta a casa, por qué no cenamos algo ligero con una tarrina de yogur de postre.

Se puede decir que estos envases desechables son prácticamente lo mínimo que una persona utiliza al día. Todos acabarán en esa misma jornada o en posteriores en la basura. Si tenemos suerte se separarán para reciclar y cuando lleguen a la planta de reciclado se reducirán, para aprovechar una parte. Pero muchos de ellos acaban en sitios menos halagüeños, como vertederos descontrolados. Otro de estos lugares donde se vierten residuos es el mar y los océanos.

Las consecuencias de estos vertidos no siempre se ven. Sin embargo, existe un lugar que le pone rostro a toda esta contaminación. Se trata de la isla de basura o el continente de plástico, una región atestada de residuos plásticos en el Pacífico Norte.

La denominación 'continente de plástico' no es caprichosa. La superficie de esta mancha acusadora difiere según quien la calcule. Puede ir de 0,5 millones de kilómetros cuadrados (el tamaño de España) a 1,4 millones de kilómetros cuadrados(aproximadamente, a la extensión de España, Francia y Alemania juntas), incluso a 15 millones de kilómetros cuadrados (el tamaño de toda Rusia).

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Aquí se plasma una estimación de los límites del continente de plástico

El continente de plástico es una extensión de gran densidad repleta de fragmentos de residuos. Se forma por la acción de corrientes marinas, que arrastran allí una buena parte de los desperdicios que se arrojan al mar. De esta forma se han acumulado millones de toneladas de plásticos, que ya no son botellas ni envases. En realidad, la mancha se compone sobre todo de microfragmentos, que por su tamaño sirven para alimentar a la fauna marina, de forma que el plástico entra en la cadena alimentaria.

Su existencia se describió por primera vez en 1988 y, desde entonces, no ha hecho sino crecer. La basura proviene de la costa oeste de Norteamérica y de la costa este de Asia. Aunque se calcula que el 20% de estos desperdicios los expulsan barcos en el océano, mientras que el 80% restante corresponde a zonas terrestres.

Y el continente de plástico no está solo. En los últimos años se ha descubierto la 'mancha de basura del Atlántico Norte' y otra isla de basura en el Pacífico Sur. El problema es de una magnitud enorme, pero existe investigación y proyectosdestinados a paliar sus efectos.

Referencia bibliográfica:

Ilka Peeken, Sebastian Primpke, Birte Beyer, Julia Guetermann, Christian Katlein, Thomas Krumpen, Melanie Bergmann, Laura Hehemann, Gunnar Gerdts: “Arctic sea ice is an important temporal sink and means of transport for microplastic”. Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-018-03825-5.

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